Вперше отримано зображення руху атомів у молекулі
Вперше 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 "лампи-спалаху", яка висвітлювала рух в молекулі.
Це перший крок на шляху до безпосереднього спостереження хімічних реакцій і контролю над ними на атомарному рівні, як розповів науковий керівник Луїс Димауро, професор фізики з Огайо.
"Завдяки цим експериментам, ми усвідомили, що можемо контролювати квантову траєкторію електрона, коли він повертається назад до молекулі, налаштовуючи лазер, який запускає його", - сказав Димауро. "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 диффракционную картину, що утворюється при цьому. На зображенні відображені всі зміни молекули, які відбувалися між лазерними пульсами: одна квадриллионная секунди.
Дослідники порівняли сигнал від розсіяного електрона, з дифракційною картиною, яка утворюється, коли електрон проходить через щілину. За дифракційній картині, вчені можуть відтворити розмір і форму щілин. В даному випадку, на дифракційній картині електрона, фізики відтворили розмір і форму молекули, а саме, розташування ядра атома.
Сенс 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 це рух. "Це можна порівняти із створенням кіно про квантовому світі", - сказав Космін Блага.
Крім потенційної можливості контролю хімічних реакцій, цей метод надає нові інструменти для вивчення структури і динаміки матерії. У кінцевому рахунку, вчені прагнуть зрозуміти, як відбуваються хімічні реакції. У довгостроковій перспективі, можливе застосування цього відкриття в матеріалознавстві та хімічному виробництві.
"Ви можете застосовувати для вивчення індивідуальних атомів", - сказав Димауро. "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"