ionivärähdyksiin

Ionivärähdyksiin viittaa ilmiöiden ryhmä, jossa energinen ioni törmää kohdemateriaaliin ja saa aikaan värähtelytilojen virittymisen. Värähtelytilat voivat olla molekyylien sisäisiä venymä- ja taivutusvibraatioita sekä kiinteässä aineessa esiintyviä foneja, jolloin kohteen värähtelytilat aktivoituvat ionin törmäyksen seurauksena. Törmäyksen inelastinen luonne mahdollistaa osan ionin kineettisestä energiasta siirtymisen kohteen vibraatioihin.

Mekanismina energian siirto on inelastinen törmäys: osa ionin energiasta muuntuu vibraatioiksi tai vibro-kytkennäisiksi tiloiksi. Energiansiirto voidaan kvantisoida vibraatiokvanteina, ja siirtymät voivat riippua ionin energiasta, massasta ja varauksesta sekä kohteen rakenteesta. Elektroninen–vibro-kytkentä voi joissakin tilanteissa vaikuttaa siirron tehokkuuteen. Teoreettisesti ilmiötä mallinnetaan sekä impulse- että Born-lähestymistavoilla ja vibraatiomallien kautta.

Tutkimuksessa ionivärähdyksiä havainnoidaan monin tavoin. Inelastisen ionisäteen energiankulutukset ilmenevät energianmenetyksinä spektrissä, jolloin voidaan päätellä vibraatioiden aktiivisuudet. Muita menetelmiä ovat IR- ja Raman-spektroskopia sekä elektronisen energiamenetyksen (EELS) kaltaiset tekniikat, joiden avulla voidaan tehdä tarkempia vibraatioanalyysiä ionisoituneissa prosesseissa.

Ionivärähdyksiä tutkitaan muun muassa materiaalien radiatiivisen muokkaamisen, pintojen käsittelyn ja energianhankinnan taitojen ymmärryksen edistämiseksi. Tutkimus auttaa selventämään energiansiirtoa molekyylitason reaktioissa sekä kiinteiden aineiden rakenteissa ja voi tukea ionisädeperusteisten analyysi- ja valmistusmenetelmien kehitystä.