Το Molecular Selfie αποκαλύπτει πώς διαλείμματα χημικού δεσμού:Το πρωτόνιο φαίνεται να διαφεύγει από το μόριο
Οι επιστήμονες έχουν καταγράψει την πρώτη άμεση παρατήρηση ενός πρωτονίου που διαφεύγει από ένα μόριο κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης. Η παρατήρηση έγινε χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται περίθλαση Ultrafast Electron (UED), η οποία επέτρεψε στους ερευνητές να παρακολουθούν την κίνηση των ατόμων σε πραγματικό χρόνο.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science, παρέχει νέες ιδέες για το πώς οι χημικοί δεσμοί παραβιάζουν και σχηματίζονται. Αυτή η θεμελιώδης κατανόηση θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων φαρμάκων, καταλυτών και άλλων υλικών.
Σε μια χημική αντίδραση, σχηματίζονται δεσμοί μεταξύ των ατόμων και σχηματίζονται νέοι δεσμοί. Αυτή η διαδικασία μπορεί να είναι πολύ γρήγορη, που συμβαίνει με τη σειρά των femtoseconds (ένα τετράγωνο του δευτερολέπτου). Το UED είναι μια από τις λίγες τεχνικές που μπορούν να συλλάβουν τη δυναμική των χημικών αντιδράσεων σε αυτό το εξαιρετικά γρήγορο χρονοδιάγραμμα.
Στη μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν UED για να παρακολουθήσουν την κίνηση των ατόμων σε ένα μόριο μεθανίου (CH4). Διαπίστωσαν ότι όταν το μόριο εκτέθηκε σε παλμό λέιζερ υψηλής ενέργειας, εκδιώχθηκε ένα πρωτόνιο (Η+) από το μόριο. Αυτή η διαδικασία συνέβη μέσα σε 10 femtoseconds.
Οι ερευνητές ήταν σε θέση να ανακατασκευάσουν μια λεπτομερή μοριακή ταινία της αντίδρασης. Η ταινία δείχνει το πρωτόνιο που διαφεύγει από το μόριο και τα εναπομείναντα άτομα που αναδιατάσσονται για να σχηματίσουν ένα νέο μόριο.
Αυτή η μελέτη παρέχει την πρώτη άμεση παρατήρηση ενός πρωτονίου που διαφεύγει από ένα μόριο κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης. Αυτή η θεμελιώδης κατανόηση θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων φαρμάκων, καταλυτών και άλλων υλικών.
Περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τη μελέτη :
* Η μελέτη οδηγήθηκε από ερευνητές στο Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντών SLAC στο Menlo Park της Καλιφόρνια.
* Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν την πηγή LINAC Coerent Light (LCLS), ένα ισχυρό λέιζερ ακτίνων Χ, για να δημιουργήσουν τους παλμούς λέιζερ υψηλής ενέργειας που χρησιμοποιήθηκαν για να ξεκινήσουν τη χημική αντίδραση.
* Οι μετρήσεις UED έγιναν χρησιμοποιώντας έναν ειδικό ανιχνευτή που ονομάζεται κάμερα ραβδώσεων. Η κάμερα Streak επέτρεψε στους ερευνητές να παρακολουθούν την κίνηση των ατόμων σε πραγματικό χρόνο.
Πιθανές εφαρμογές αυτής της έρευνας :
* Η θεμελιώδη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι χημικοί δεσμοί παραβιάζουν και τη μορφή θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη νέων φαρμάκων, καταλυτών και άλλων υλικών.
* Για παράδειγμα, οι ερευνητές πιστεύουν ότι οι γνώσεις που αποκτήθηκαν από αυτή τη μελέτη θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για το σχεδιασμό νέων φαρμάκων που είναι πιο αποτελεσματικά και έχουν λιγότερες παρενέργειες.
* Η μελέτη θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων καταλυτών, οι οποίες είναι ουσίες που επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις. Αυτό θα μπορούσε να καταστήσει δυνατή την αποτελεσματικότερη παραγωγή χημικών ουσιών και με λιγότερα απόβλητα.
