Благодаря методике, разработанной исследователями из Университета Оттавы, исследователи смогут в беспрецедентных деталях наблюдать элементарные стадии химических реакций в фемтосекундной шкале.

Поле, создающееся высокоэнергетическим лазером, позволяет отрывать электроны, как от недиссоциированной молекулы брома (нижний рисунок), так и от его диссоциирующей молекулы (верхний рисунок), в результате чего может происходить обмен электронов между диссоциированной и недиссоциированной формами (красные стрелки). Столкновение электронов с молекулой приводит к излучению ультракоротких выбросов рентгеновского излучения (фиолетовые стрелки). Интерференция двух типов излучения позволяет измерять наблюдать разрыв химической связи. (Рисунок из Nature, 2010, DOI:10.1038/nature09185)

Исследователи из Канады наблюдали за фотоинициируемой диссоциацией молекул брома с помощью фемтосекундной лазерной спектроскопии. С помощью лазера, излучающего в области дальнего ультрафиолета [extreme ultra-violet (EUV)], и способствующего разрушению молекул, исследователи могли следить за распадом молекулы брома, точно определяя положение атомов в каждую аттосекунду (5x10^–19 секунд). Возглавлявший группу исследователей Пол Коркум заявляет, что методика позволяет следить за движением атомов с исключительной точностью.

Исследователи из Оттавы использовали фемтосекундный лазер высокой интенсивности для отрыва электронов от атомов и вынужденного возвращения электронов на орбитали. При рекомбинации электронов с атомами в результате процессов гармонической генерации происходит излучение в дальнем ультрафиолете. Этот процесс протекает с большой скоростью (сравнимой со скоростью перемещения электрона). Однако лазер недостаточно селективен по отношению к атомам, с которыми он взаимодействует, и, если в системе диссоциирует незначительно количество молекул, наблюдается лишь слабый сигнал излучения.

Коркум с коллегами смог расшифровать и выделить этой самый сигнал благодаря тому, что излучаемое молекулами излучение когерентно – это позволяет определить уровень фонового излучения и наблюдать слабый сигнал возбужденных молекул на фоне большого количества молекул невозбужденных. В настоящее время исследователи в группе Коркума планируют применить разработанную ими методику для изучения систем более сложных, ченм молекула брома.

Источники:

1.  Nature, 2010, DOI:10.1038/nature09185

2. http://www.chemport.ru/datenews.php?news=2170