С помощью мощных лазеров ученые из Германии и Дании смогли запечатлеть на видео, как вращается одиночная молекула, которая состоит из трех разных атомов, сообщается на сайте немецкого исследовательского центра DESY. Они высчитали, что молекула сульфоксида углерода делает один оборот за 82 пикосекунды. Результаты работы описаны в журнале Nature Communications.
Долгое время физики не могли посмотреть на то, как вращается молекула и как она меняет свою структуру, когда взаимодействует с соседними молекулами или вступает в простые химические реакции. Мощные рентгеновские лазеры, которые помогли исследователям решить уже большое количество задач, разрушают молекулу практически сразу, как только импульс света проходит через нее.
Немецкие и датские физики смогли найти «лазейку» в этой непростой задаче. Во-первых, они использовали не одну, а сотни молекул. В данном случае это были молекулы сульфоксида углерода (OCS), которые состоят из трех атомов: одного кислорода, одного углерода и одного атома серы.
Во-вторых, ученые провели исследования с помощью не одного, а двух лазеров. Сначала они пропустили через группу из сотни молекул две короткие вспышки инфракрасного лазера. Причем пауза между этими импульсами была короче, чем время, за которое молекула делает один оборот вокруг своей оси (предположить это число ученые смогли с помощью компьютерной модели). Так вращение всех молекул смогло совпасть – и в итоге ученые получили «копии» молекул одного вещества. Затем они «обстреливали» каждую уже более мощной вспышкой света, которая позволяла увидеть и заснять вещество, но разрушало его сразу же, как достигало.
Всего физики сделали 651 снимок во время таких «обстрелов» молекул сульфоксида углерода. Из этих кадров получилось короткое видео, на котором показано, как молекула совершает полтора оборота вокруг своей оси. Ученые подсчитали, что полный оборот молекула совершает за 82 пикосекунды (пикосекунда – триллионная доля секунды). На фото показаны стадии, которые проходит молекула во время одного оборота.
В дальнейшем исследователи планируют применить свой метод для изучения различных «закрученных» – вправо или влево – молекул. От формы этих молекул зависит как они будут взаимодействовать с другими веществами.
[Иллюстрация: DESY, Evangelos Karamatskos/Britta Liebaug]
