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

• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов
• Новая и улучшенная камера, вдохновленная человеческим глазом
• Машинное обучение может помочь ответить на давние астрофизические вопросы
• Ученые связывают износ двигателей самолетов с попаданием пыли в крупных аэропортах
• Цемент, вдохновленный раковинами, стал в 19 раз гибче благодаря «спроектированным дефектам»
• Самый длинный в Северной Америке вантовый мост соединяет США и Канаду