Американские ученые из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США добились фундаментального успеха в области химической физики.
С помощью усовершенствованного рентгеновского лазера исследователям удалось задокументировать сверхбыстрые перемещения электронов внутри молекулы, которые непосредственно приводят к образованию и разрыву химических связей.
Читайте также:
Не просто иллюзия. Ученые экспериментально подтвердили существование отрицательного времени В ходе новаторского эксперимента специалисты зафиксировали события, происходящие в масштабах аттосекунд и фемтосекунд. Аттосекунда составляет одну миллиардную долю миллиардной доли секунды, тогда как фемтосекунда — это миллионная доля миллиардной доли секунды. Для регистрации процессов использовался рентгеновский лазер на свободных электронах Linac Coherent Light Source (LCLS). Метод основывался на отправке двух точно синхронизированных рентгеновских импульсов: первый выбивал электрон из молекулы посредством импульсной ионизации, а второй — после строго контролируемой задержки — фиксировал состояние системы.
Точно регулируя паузу между вспышками, ученые создали замедленное «кино», состоящее из 10 временных отметок, охватывающих первые 10 фемтосекунд реакции. В самом начале наблюдений, уже в течение первой фемтосекунды, удалось зафиксировать процесс релаксации молекулы, сопровождающийся выбиванием электрона с меньшей энергией, — так называемый распад Костера-Кронига. Долгое время это явление существовало лишь теоретически. Его практическое исследование критически важно, поскольку образующиеся низкоэнергетические электроны способны вызывать радиационные повреждения биологических структур и приводить к разрывам цепей ДНК.
Кроме того, ученые отследили движение «электронной дырки» — вакансии, оставшейся на месте отсутствующего электрона, которая мигрировала по всей молекулярной структуре под воздействием квантовой когерентности. Ведущий научный сотрудник SLAC Таран Драйвер подчеркнул, что экспериментальная проверка подобных квантовых моделей открывает возможности для точного прогнозирования и потенциального управления ходом химических реакций на атомном уровне еще до того, как изменения станут заметны в структуре связей.
Читайте также:
Тайна ускорения. Ученые обнаружили новую силу, влияющую на самую горячую материю во Вселенной
