Ультракороткие лазерные импульсы зафиксировали «молекулярное рукопожатие»
Исследователи из Университета штата Огайо и Университета штата Луизиана впервые использовали метод спектроскопии высоких гармоник (HHS) для изучения сверхбыстрых взаимодействий в жидкостях на уровне отдельных молекул и электронов. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Художественное изображение генерации высоких гармоник в жидком растворе метанола и фторбензола. Автор: профессор химии LSU Кеннет Лопата.
Метод HHS использует сверхкороткие лазерные импульсы для кратковременного «вырывания» электронов из молекул. Когда электроны возвращаются обратно, они излучают свет, анализ которого позволяет получить «моментальные снимки» электронной и ядерной динамики с аттосекундным разрешением.
Учёные применили этот метод к смеси метанола с небольшим количеством фторбензола. Результат оказался неожиданным: излучение от смеси было слабее, чем от каждого вещества по отдельности, а одна из гармоник в спектре полностью подавлялась. Это указывало на специфическое молекулярное взаимодействие, блокирующее путь электронов.
«Мы были очень удивлены, увидев, что раствор фторбензола с метанолом даёт совершенно другие результаты», — сказал профессор физики OSU Лу ДиМауро.
Теоретическое моделирование показало, что атом фтора в фторбензоле образует водородную связь («молекулярное рукопожатие») с гидроксильной группой метанола, создавая упорядоченную структуру сольватации. Эта структура действует как барьер для рассеяния электронов, что и объясняет наблюдаемое подавление гармоник.
«Мы обнаружили, что смесь фторбензола с метанолом тонко отличается от других. Электроотрицательность атома F способствует "молекулярному рукопожатию"», — пояснил профессор химии OSU Джон Герберт.
Это исследование открывает путь для прямого зондирования взаимодействий «растворённое вещество — растворитель» в жидкой фазе, что важно для понимания химических и биологических процессов, включая те, что вызывают радиационное повреждение.
0 комментариев