Учёные Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали инновационный метод наблюдения за движением электронов в молекулах, что открывает новые возможности для понимания квантовых процессов. Исследователи из Департамента химии и биохимии предложили использовать технологию сверхбыстрой вихревой электронной дифракции, позволяющую визуализировать перемещение электронов в режиме реального времени.
Электроны совершают колебания вокруг атомного ядра за исключительно короткие промежутки времени – несколько сотен аттосекунд. Именно эта сверхбыстрая природа движения электронов долгое время препятствовала их непосредственному наблюдению в молекулярных структурах.
Ключевой особенностью нового метода является использование специализированного электронного пучка, который движется по спирали. Такой подход обеспечивает точное отслеживание движения электронов как в пространстве, так и во времени. Особую ценность представляет высокая чувствительность метода к электронной когерентности – явлению, при котором электроны движутся синхронно и гармонично.
«Исключительная чувствительность этой технологии к электронным когерентностям открывает беспрецедентные возможности для визуализации сверхбыстрых квантовых явлений в молекулах. Это приближает нас к конечной цели – управлению химическими реакциями на фундаментальном уровне», – отметил Хайван Йонг, один из авторов исследования.
Новая методика позволяет эффективно изолировать когерентную электронную динамику от других конкурирующих процессов, что создаёт уникальные возможности для изучения квантовых процессов, включая перенос энергии и поведение электронов в современных материалах.