Новости химической науки > Быстрые лазеры позволяют рассмотреть движение электронов

Для изучения химических процессов на атомно-молекулярном уровне исследователи из США и Канады разработали новый метод исследования молекул, позволяющий им наблюдать за перемещениями электронов при изменении молекулой ее формы.

Луч лазера возбуждает молекулы N₂O₄, вызывая их колебания. Второй луч лазера использует колебания молекул для генерации рентгеновских лучей. (Рисунок из Science DOI: 10.1126/science.1163077)

По словам руководителя исследования, Маргарет Марнейн (Margaret Murnane) из Университета Калифорнии, Святым Граалем химиков и физиков является рассмотрение всех сторон химической реакции, включая движение атомов и электронов. Марнейн утверждает, что ее группе удалось приблизится к этой цели.

Для построения полного энергетического профиля химической реакции исследователям необходимо знать, как разрываются и образуются химические связи. Для слежения за быстрым изменением в картине электронной плотности, связанной с изменением положения атомов существует лишь небольшое количество методов – такие изменения являются одними из самых быстрых процессов в мире и протекают в течение фемтосекунд.

Для слежения за такими быстрыми процессами исследователи бомбардировали молекулу N₂O₄ короткими импульсами лазера, вызывавшими существенные колебания молекул. Затем возбужденные молекулы облучали вторым лазером, способствующим генерации рентгеновских лучей, которые использовали для построения карты энергетических уровней молекулы и, что более важно, это позволило проследить за тем, как меняется положение этих уровней в молекуле при изменениях ее формы. Молекула N₂O₄ была выбрана по той причине, что она осциллирует медленнее других молекул, что позволяет точнее отследить протекающие в ней процессы перемещения электронов.

Один из соавторов работы, Альберт Столов (Albert Stolow) отмечает, что понимание процессов миграции электронов на примере медленно осциллирующих молекул исследователи позволит применить это знание к созданию более эффективных светопоглощающих материалов, как, например, фотокатализаторы или вещества для создания солнечных батарей.

Источник: Science DOI: 10.1126/science.1163077

метки статьи: #аналитическая химия, #квантовая химия, #кинетика и катализ, #физическая химия