29 Июля 2019
МОСКВА, 29 июля. Датские и германские физики впервые сняли на видео то, как вращается единая молекула, состоящая из троих разных атомов, и изучили эти наблюдения с предсказаниями теории. Их выводы были выложенным в журнале Nature Communications.
Физики давно мечтали, что мы сможем запечатлеть движение атомов в каких-то сверхбыстрых процессах. Сделать это сложно, так как молекулы вращаются совсем не так, как это делает набор из шариков и палочек. Их движением руководят законы квантовой механики — положение и импульс каждого атома невозможно точно измерить, — поясняет Йохен Кюппер (Jochen Kuepper) из Гамбургского университета (Германия).
В остатние годы, благодаря постройке резких рентгеновских лазеров, способных формировать пучки света с огромной скоростью, ученые смогли заглянуть в самые далекие глубины мира молекул и элементарных частиц. К примеру, в начале данного десятилетия они получили первые атомные фотографии вирусов и белков.
В последующие годы физики смогли стесать химическую реакцию на видео, сфотографировать электроны внутри алмаза, а также получить первые фотокадры одиночной водородной связи, играющей ключевую роль в формировании роговых молекул, ДНК и других молекул жизни. 13 мая 2017, 09:30Ученые впервые испили и пощупали водородную связь между молекулами
Все эти достижения, как метит Кюппер, не позволяли ученым решить более простую задачу – увидеть то, как вертится молекула и меняет свою конструкцию в ходе взаимодействий с соседями или во время простых хих реакций. Этому мешало то, что рентгеновские лазеры рушат изучаемую молекулу практически сразу после того, как импульс света пролетает через нее.
Немецкие физики пришли остроумное решение для этой беды, используя не одну, а несколько сотен молекул, два разных типа лазеров, а также определенные закономерности квантовой механики, упростившие им теорему.
В качестве первого подопытного ученые избрали сульфоксид углерода – вещество, состоящее из атомов углерода, серы и кислорода, спеченных прочными ковалентными связями. Подготовив облако из подобных молекул, физики пропустили через него два очень коротких импульса инфракрасного луча.
Пауза между этими вспышками света существовала подобрана таким образом, что она была короче, чем тот промежуток времени, кое сульфоксид углерода тратит на совершение одного оборота вокруг своей оси. Благодаря этому, вращение всех молекул, через кои проходили обе вспышки света, синхронизировалось под действием принципов квантовой механики.
Это позволило ученым получить коллектив из фактически одинаковых молекул, каждую из которых они фланкировали второй, более мощной вспышкой света, позволявшей им испить это вещество, но рушившей его при контакте.
Подсвечивая каждую копию сульфоксида углерода в пачке, физики смогли получить короткое видео из 650 кадров, на котором можно увидеть то, как эта молекула совершает полтора оборота вокруг своей оси. На один такой оборот, как показали ученые, она тратит 82 пикосекунды, трильонных долей секунды.
В целом, результаты этого эксперимента полностью совпали с результатами компьютерных расчетов. Это говорит о том, что физики достаточно хорошо понимают то, как устроены молекулы и какие законы мироздания управляют их вращением.
В ближайшее время Кюппер и его команда планируют задействовать эту методику для изучения всякого родых закрученных молекул, чья конфигурация влияет на характер их взаимодействий с другими веществами. Яркий пример этого – аминокислоты и сахара в нашем теле, присутствующие в нем в редкого правой и левой конфигурации. 29 августа 2012, 21:02Рентгеновский лазер помог физикам взглянуть на электроны внутри алмазаФизики использовали сверхмощный рентгеновский лазер LCLS для приобретения первых фотоснимков отдельных электронов, обращающихся вокруг атомов углерода в кристалле алмаза, и выложили результаты своей работы в заметке в журнале Nature.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....