В методе, известном как визуализация кулоновского взрыва, высокоинтенсивный и ультракороткий импульс рентгеновского лазера «выбивает» из молекулы множество электронов. Из-за сильного электростатического отталкивания между оставшимися положительно заряженными атомами молекула взрывается в течение нескольких фемтосекунд — миллионных миллиардных долей секунды — и отдельные атомы разлетаются и регистрируются детектором.
«Наша группа и многие другие исследователи какое-то время проводили аналогичные эксперименты по визуализации кулоновского взрыва, но нам никогда раньше не удавалось получить настолько четкие изображения такой относительно большой молекулы», — отметил Роллес.
«Одним из ключевых моментов эксперимента являлось то, что мы смогли увидеть все атомы водорода, которые трудно отследить с помощью более традиционных методов, таких как рентген или дифракция электронов», — добавил Руденко.
Полученные изображения являются важным шагом на пути к записи молекулярных «фильмов», которые, как надеются исследователи, будут использоваться для наблюдения за деталями биохимических, химических и физических реакций с высоким разрешением.
Национальная лаборатория SLAC в Стэнфорде собирается запустить свой модернизированный высокочастотный рентгеновский лазер LCLS-2 уже осенью 2022 года — он будет производить в 1000 раз больше импульсов в секунду, чем текущая модель лазера. Сочетание невероятно высоких частот повторения с продемонстрированной техникой визуализации кулоновского взрыва обещает революционизировать область молекулярного «кинопроизводства», что принесет пользу таким важным технологическим областям, как преобразование солнечной энергии, фотокатализ и искусственный фотосинтез.
«Недавно мы получили более $1,1 млн от Национального научного фонда на покупку фемтосекундного лазера с высокой частотой повторения 100 кГц для нашей лаборатории. С новым лазером и тем, что мы узнали о визуализации кулоновского взрыва, мы надеемся, что сможем снимать подобные “фильмы” и здесь», — рассказал Руденко.
Читать далее
Самое большое генеалогическое древо человечества показало историю нашего вида
Опасность бесплатных VPN. Почему их нельзя скачивать и как защитить себя?
Почему Ганимед — самый странный спутник и есть ли на нем жизнь