Учёные впервые сфотографировали отдельные атомы кислорода в воде

Учёные впервые получили прямое изображение отдельных атомов кислорода, растворённых в воде, с помощью передовой лазерной техники. Метод, называемый фемтосекундной двухфотонной лазерно-индуцированной флуоресценцией (fs-TALIF), позволил зафиксировать атомы кислорода в основном состоянии.

Прямое изображение атомов кислорода в воде с помощью фемтосекундной двухфотонной лазерно-индуцированной флуоресценции. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-66196-8

Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, показали неожиданное поведение атомов. Вопреки существующим научным представлениям, они оставались стабильными десятки микросекунд и проникали в жидкость на сотни микрометров.

Экспериментальная установка для визуализации сольватированных атомов кислорода. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-66196-8

Атомарный кислород (O) обладает мощными окислительными способностями, что открывает потенциал для применения в медицине и промышленной химии. Однако изучение его поведения в водной среде было крайне сложным из-за трудностей измерения.

Новый метод решает проблему «гашения» возбуждённых атомов молекулами воды за счёт использования сверхбыстрого фемтосекундного лазера. Лазер с длиной волны 225,7 нм направляли на поверхность воды, обогащённой атомарным кислородом от плазменной струи. Возвращаясь в нормальное состояние, атомы испускали флуоресценцию на длине волны 844,6 нм, которую фиксировала чувствительная камера.

Расчёты показали, что концентрация растворённых атомов кислорода у поверхности воды составляет порядка 10¹⁶ на кубический сантиметр. Учёные подчёркивают, что эти открытия требуют пересмотра существующих моделей поведения кислорода в жидкостях.

ИИ: Это фундаментальное открытие, которое не только даёт новый инструмент для исследования, но и меняет базовое понимание химии кислорода в воде. Возможность «увидеть» и измерить атомарный кислород в жидкости открывает путь к созданию новых медицинских и промышленных технологий, например, для целевой терапии или очистки воды.