Hitech logo

Идеи

Первые в истории снимки показали вибрацию атомов перед разрушением молекулы

TODO:
Георгий Голованов8 августа, 11:24

Атомы никогда не стоят на месте. Даже в состоянии наименьшей энергии они вибрируют из-за квантовых эффектов. Ученые из Германии впервые непосредственно наблюдали это движение в сложной молекуле — всего за несколько мгновений до того, как она разлетелась на фрагменты под мощным рентгеновским лучом. Отслеживая эти фрагменты, ученые смогли реконструировать форму и внутреннее движение молекулы непосредственно в момент распада.

00
Самые интересные технологические и научные новости выходят в нашем телеграм-канале Хайтек+. Подпишитесь, чтобы быть в курсе.

На европейском рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) недалеко от Гамбурга исследователи использовали высокоинтенсивные ультракороткие рентгеновские импульсы для воздействия на молекулу 2-йодопиридина. Энергия лазера отрывала электроны и превращала молекулу в высокозаряженную систему, которая немедленно распадалась. Команда ученых сумела визуализировать движение молекулы в момент распада и проанализировала направление движения фрагментов.

Цифровой прорыв: как искусственный интеллект меняет медийную рекламу

Для этого исследователи использовали микроскоп COLTRIMS, который может отслеживать заряженные частицы в фемтосекундном масштабе. Устройство регистрирует несколько фрагментов одновременно и помогает создать полную трехмерную карту молекулярной структуры непосредственно перед распадом.

Как выяснили ученые, фрагменты не разлетались в направлениях, соответствующих ожидаемой плоской геометрии молекулы. Вместо этого они демонстрировали признаки едва заметного искривления. Иными словами, они заметили движение, застывшее во времени, пишет IE.

«Мы изучаем квантовое нулевое движение, которое всегда присутствует даже при абсолютном нуле температуры, — сказал Тиль Янке, старший научный сотрудник Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах. — Это наименьшее возможное движение, которое может иметь система».

Это движение не было случайным. Оно демонстрировало скоординированное дрожание атомов, типичное для когерентного квантового движения, а не для тепловых колебаний.

Чтобы подтвердить свои наблюдения, исследователи сравнили свои результаты с компьютерным моделированием. Воспроизвести эти наблюдения при помощи одной лишь классической физики было невозможно. Только включение квантовых эффектов позволило согласовать модели с экспериментальными данными.

«Это крупный прорыв в молекулярной визуализации, — заявил Арно Рузе из Института Макса Борна. — Теперь мы можем наблюдать квантовое движение в сложных молекулах в режиме реального времени». Эксперимент помогает углубить понимание поведения материи в квантовых масштабах и может послужить основой для будущих исследований в области химии, физики и квантового моделирования.

Ученые из США успешно имплантировали прозрачное окошко в череп пациента. Они использовали функциональную ультразвуковую визуализацию для получения высококачественных данных о мозге.