Российские ученые и их коллеги из Японии и Китая с помощью облучения быстрыми лазерными импульсами увидели изменения структуры молекулы, которые происходят за миллиардные доли миллиардной доли секунды, сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу Московского физико-технического института (МФТИ).
«Результаты эксперимента совпали с теоретическими предсказаниями, а это значит, что предложенный авторами метод наблюдения за ходом химической реакции с помощью фемтосекундных лазеров может быть использован для визуализации и управления конфигурацией молекул в реальном времени», - говорится в сообщении института.
Это открытие позволит контролировать ход химических реакций. Результаты исследований были представлены в двух статьях, опубликованных в журнале Physical Review Letters.
«Пока аттосекундная физика находится в стадии фундаментальной науки, но мы можем предположить спектр применений (наблюдения). Зная, каким образом изменяется конфигурация электронных оболочек или происходит движение ядер в ходе химической реакции, мы можем «стрелять» лазером в нужный момент в нужное место, обеспечивая контролируемый исход химического превращения», - сказал Олег Толстихин, руководитель группы аттосекундной физики МФТИ.
Толстихин и его коллеги занимаются аттофизикой - наукой, изучающей очень быстрые процессы. Это, например, процессы перестройки электронных оболочек или смещения ядер атомов в молекулах при химических реакциях. Основная цель аттофизики - научиться узнавать, как меняется структура молекул с аттосекундным временным разрешением, то есть за миллиардные доли миллиардных долей секунды.
Аттосекунда - это временной интервал в одну квинтиллионную секунды (для сравнения: аттосекунда относится к секунде как секунда к примерно 31,71 миллиарда лет.
Ученые облучали молекулы монооксида азота (NO) короткими, длительностью в фемтосекунды, лазерными импульсами. Импульсы переводили электрон в возбужденное состояние, и он покидал молекулу. Затем электрон возвращался обратно и испытывал рассеяние на молекуле, в результате чего происходила ионизация - распад молекулы NO на положительный ион азота и атом кислорода.
Из картины распределения ионов азота по импульсу для основного и возбужденного начального состояния ученые смогли восстановить зависимость скорости ионизации от параметров лазерного излучения. Результаты эксперимента хорошо согласуются с предсказаниями асимптотической теории ионизации.
Также ученые разработали метод выяснения структуры ионов с помощью фотоэлектронной голограммы. После облучения атома короткими фемтосекундными лазерными импульсами возникает поток возбужденных электронов, как и в эксперименте с монооксидом азота. Электроны рассеиваются на ионе, и по тому, как происходит рассеяние, можно понять структуру иона.
«В нашей работе рассмотрен модельный атом с одним электроном - но это лишь для упрощения расчетов. Принцип восстановления структуры иона по рассеянию - это общий результат для любых атомов и молекул», - пояснил Толстихин.
