Канадские физики представили технологию наблюдения за движением электронов, которым сопровождается любая химическая реакция - Гранит науки - 2004-12-16

Это достижение из области фемтохимии, т.е. химии, приникающей вглубь процессов, продолжительность которых порядка 10 в минус 15-й степени секунды

Давид Вильнев (David Villeneuve) из Национального Исследовательского Совета Канады (National Research Council of Canada) с коллегами по Университету Оттавы (University of Ottawa) получили фотоснимки электронного облака вокруг молекулы азота. Электронное облако – это область пространства, в каждой из точек которой может находиться электрон, это наиболее вероятное местонахождение электрона. Группа Вильнева использовала в своих экспериментах два вида лазерных импульсов. Один выстраивал молекулы, состоящие из 2 атомов азота, в нужном направлении, а другой, называемый фемтосекундным лазером (его импульс длится 30 на 10 в минус 15 степени секунды) выбивал электрон из наиболее высокоэнергичной его орбитали. Орбиталь – не линия-орбита, по которой движется частица, но тоже область наибольшей вероятности присутствия электрона, т.е. синоним электронного облака. Спустя 1.3 фемтосекунды менялось направление электрического поля второго лазера, и электрон отправлялся обратно к родной молекуле, сталкиваясь с ней. В результате получалась частица света – энергетический рентгенолучевой фотон, который можно регистрировать – поясняет портал PhysicsWeb. Работа канадцев, выполненная в сотрудничестве с Японским Агентством по Науке и Технологии (Japan Science and Technology Agency) опубликована в Nature (16 Dec., 2004).

Изменяя угол между молекулой и лучом лазера при повторных экспериментах, ученые построили трехмерное изображение молекулярной орбитали, т.е. электронного облака. Эта работа требовала создания математической модели, связывающей спектр рентгенолучевого излучения с формой молекулярной орбитали, она подобна той, что используется при томографии в медицине. Поскольку изображение получается фактически за 30 фемтосекунд, можно наблюдать простые процессы, такие как, например, химическая диссоциация, распад молекулы – говорит Вильнев. «И мы надеемся сейчас увидеть орбитальные изменения при разложении молекулы на составные части, что позволит постичь механизм возникновения внутримолекулярных связей и их разрушения в химических реакциях» - добавляет ученый. Продемонстрированная группой Вильнева технология может внести вклад в биологию, в понимание процессов, подобных загадочному превращению нормального приона в болезнетворный – отмечает служба новостей Nature, прогнозируя практическое применение достижения канадских физиков.