Вперше отримано зображення руху атомів у молекулі

Впервие було отримано зображення вібрації двох атомів у молекулі за допомогою нової надшвидкої камери. Команда з державних університетів штатів Огайо і Канзас використовували надшвидкі лазерні імпульси, щоб вибити один електрон з його орбіти в молекулі. Через короткий проміжок часу, електрон повертався до молекулу. Енергія електрона молекули діяла подібно "лампі-спалаху", яка висвітлювала рух в молекулі.

Ето перший крок на шляху до безпосереднього спостереження хімічних реакцій і контролю над ними на атомарному рівні, як розповів науковий керівник Луїс Дімауро, професор фізики з Огайо.

"Завдяки цим експериментам, ми усвідомили, що можемо контролювати квантову траєкторію електрона, коли він повертається назад до молекули, налаштовуючи лазер, який запускає його ", - сказав Дімауро. "Наступним кроком стане спроба направити електрон по такій траєкторії, яка забезпечить контроль над хімічною реакцією".

В експерименті використовували молекулярний азот (N2). Надшвидкий лазер вибивав електрон з молекули і записував дифракційні картину, що утворюється при цьому. На зображенні відображені всі зміни молекули, які відбувалися за час між лазерними імпульсами: одна квадрильйон секунди.

Ісследователі порівняли сигнал від розсіяного електрона, з дифракційної картиною, яка утворюється, коли електрон проходить через щілину. За дифракційної картині, вчені можуть відтворити розмір і форму щілин. У даному випадку, за дифракційної картині електрона, фізики відтворили розмір і форму молекули, а саме, місце розташування ядра атома.

Смисл експерименту полягав в тому, що за короткий проміжок часу, поки електрон вибитий з молекули і ще не встиг повернутися, атоми в молекулах встигають зміститися. Вчені змогли зняти цей рух. "Це можна порівняти із створенням кіно про квантовий світі", - сказав Космін Блага.

Помімо потенційної можливості контролю хімічних реакцій, цей метод надає нові інструменти для вивчення структури і динаміки матерії. У кінцевому рахунку, вчені хочуть зрозуміти, як відбуваються хімічні реакції. У довгостроковій перспективі, можливе застосування цього відкриття в матеріалознавстві і хімічному виробництві.

"Ви можете застосовувати це для вивчення індивідуальних атомів", - сказав Дімауро. "Але більш сильний поштовх розвитку нашого розуміння прийде тоді, коли ми навчимося вивчати реакції між більш складними молекулами. Нам належить пройти довгий шлях від вивчення двох атомів до більш цікавих молекул, таких як білок ".

Ето дослідження було опубліковано в журналі Nature.

Орігінал (на англ. Мовою): Photonics com

• Грибы как компьютерные чипы: учёные создают «живую память» из шиитаке
• Учёные создали трёхслойное микрофлюидное устройство для сверхэффективного охлаждения электроники
• Обычный кристалл оказался идеальным материалом для технологий на сверхнизких температурах
• Учёные научились превращать снимки атомно-силового микроскопа в точные 3D-модели движений белков
• Учёные создали уникальный гидрогель для «неклонируемых» меток безопасности
• Роботы нового поколения: в Caltech создали систему, которая может ходить, ездить и летать
• Учёные создали 3D-печатные материалы, которые полностью гасят вибрации
• Квантовые кристаллы: как учёные из Оберна открыли путь к новой технологической революции