МОСКВА, 14 окт - РИА Новости. Американские и европейские физики создали устройство, позволяющее наблюдать за перемещением электронов в молекуле, участвующей в химической реакции, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
Группа ученых под руководством Якоба Ворнера (Jakob Woerner) из Высшей технической школы города Цюриха (Швейцария) использовала свою методику - спектроскопию гармоник высокого порядка (high-harmonic spectroscopy) - для наблюдения за распадом молекулы диоксида азота (NO2) под воздействием ультрафиолетового излучения.
Как отмечается в статье, молекула диоксида азота интересна тем, что в ней некоторые энергетические уровни, на которых "обитают" общие электроны атомов азота и кислорода, соприкасаются в одной или нескольких точках. Благодаря этому электрон может подняться или опуститься через такую "дыру" на следующий уровень без потери энергии. Этот свойство, так называемое коническое пересечение, имеет квантовую природу и интересует не только химиков, но и физиков.
Такое явление крайне сложно изучать и наблюдать не только из-за малых размеров электронов и атомных ядер, но и потому, что все события происходят в мгновения ока - в течение считанных аттосекунд (одна аттосекунда равна 10 в минус 18 степени секунды).
Ворнер и его коллеги смогли наблюдать за движением электронов через коническое пересечение, подсвечивая атомы азота и кислорода при помощи сверхмощных импульсов ультрафиолетового излучения, которые испускало специальное устройство из нескольких высокоскоростных лазеров.
"Наш эксперимент можно сравнить с фотографированием пролета пули через яблоко. Пуля летит слишком быстро для затвора камеры, в результате чего мы получим "смазанное" изображение. Поэтому мы оставили "затвор" открытым, и освещали атом-"яблоко" при помощи коротких импульсов света. Именно так мы смогли получить наши "фотографии", - пояснил руководитель работы.
Первый импульс света от "фотоаппарата" Ворнера и его коллег "выдергивал" электрон с его "насиженного места", а второй, менее интенсивный, возвращал его обратно. После этого "путешествия" электрон испускал фотон, который указывал исследователям на точное пространственное положение его "прародителя".
Как отмечают ученые, каждый электрон уникальным образом связан с орбиталью, которую он покидает, и поэтому ложные сигналы, поступающие от других электронов и даже других атомов, можно отделить от координат "нужной" частицы.
В целом, опыты авторов статьи подтвердили современные теории движения электронов во время химической реакции и взаимодействия электронных орбиталей в молекулах сложных веществ.
"Мы смогли проверить и доказали состоятельность современных теоретических моделей", - отметил Ворнер.
Авторы статьи полагают, что их методика может быть использована для наблюдения за другими реакциями, в частности, для изучения химических процессов, протекающих в живых клетках.
