Ученые из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики и Стэнфордского университета совершили прорыв в исследовании движения атомов водорода в молекулах аммиака. Используя метод дифракции сверхбыстрых электронов (UED), они смогли зафиксировать быстрое движение атомов водорода. Этот эксперимент оказался первым успешным, поскольку ранее никому не удавалось точно отследить атомы водорода с помощью дифракции электронов.
Опубликованные результаты в журнале Physical Review Letters основываются на использовании высокоэнергетических мегаэлектронвольт (МэВ) электронов для изучения атомов водорода и переноса протона. Перенос протонов играет важную роль в биологических и химических реакциях, таких как катализ биохимических процессов ферментами и работа протонных насосов в митохондриях - энергетических центрах клеток. Поэтому понимание структуры переноса протонов во время этих реакций имеет большое значение.
Однако перенос протонов происходит настолько быстро - всего несколько фемтосекунд (одна миллионная одной миллиардной секунды), что его очень сложно зафиксировать в действии. Одно из возможных решений - использование рентгеновских лучей для облучения молекулы и анализа рассеянных лучей, чтобы получить информацию о развитии структуры молекулы. Однако рентгеновские лучи взаимодействуют только с электронами, а не с атомными ядрами, что делает этот метод менее чувствительным.
Для получения более точных ответов исследователи под руководством Томаса Вольфа из SLAC использовали сверхбыструю камеру для дифракции электронов MeV-UED. Они провели эксперимент с газообразным аммиаком, в котором три атома водорода связаны с атомом азота. Сначала аммиак был подвергнут ультрафиолетовому облучению, что привело к диссоциации одной из связей водород-азот. Затем через образовавшуюся структуру был пропущен луч электронов.
Источник:
Элио Г. Шампенуа и др., Фемтосекундная электронная и водородная структурная динамика в аммиаке, полученная с помощью дифракции сверхбыстрых электронов (Elio G. Champenois et al, Femtosecond Electronic and Hydrogen Structural Dynamics in Ammonia Imaged with Ultrafast Electron Diffraction), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.143001.
Благодарю за чтение! Если понравилась статья, то предлагаю подписаться, будет ещё много таких. Есть мысли по предмету статьи и не только - приглашаю в комментарии. Также, если интересно, можете ознакомиться со страницами нашего проекта на других платформах, ссылки найдёте в описании канала. Кроме того, у меня есть страница на сервисе поддержки авторов Бусти, просто сообщаю, поддержка - дело добровольное, ссылка так же в описании канала.