Molekylær selfie afslører, hvordan en kemisk binding brydes:Proton ses undslippe molekylet

Forskere har fanget den første direkte observation af en proton, der undslipper et molekyle under en kemisk reaktion. Observationen blev foretaget ved hjælp af en teknik kaldet ultrahurtig elektrondiffraktion (UED), som gjorde det muligt for forskerne at spore atomernes bevægelse i realtid.

Undersøgelsen, offentliggjort i tidsskriftet Science, giver ny indsigt i, hvordan kemiske bindinger brydes og dannes. Denne grundlæggende forståelse kan føre til udvikling af nye lægemidler, katalysatorer og andre materialer.

Ved en kemisk reaktion brydes bindinger mellem atomer, og nye bindinger dannes. Denne proces kan være meget hurtig og sker i størrelsesordenen femtosekunder (en kvadrilliontedel af et sekund). UED er en af ​​de få teknikker, der kan fange dynamikken i kemiske reaktioner på denne ultrahurtige tidsskala.

I undersøgelsen brugte forskerne UED til at spore atomernes bevægelse i et molekyle af metan (CH4). De fandt ud af, at når molekylet blev udsat for en højenergi-laserpuls, blev en proton (H+) slynget ud af molekylet. Denne proces fandt sted inden for 10 femtosekunder.

Forskerne var i stand til at rekonstruere en detaljeret molekylær film af reaktionen. Filmen viser protonen, der flygter fra molekylet, og de resterende atomer omarrangerer sig selv for at danne et nyt molekyle.

Denne undersøgelse giver den første direkte observation af en proton, der undslipper et molekyle under en kemisk reaktion. Denne grundlæggende forståelse kan føre til udvikling af nye lægemidler, katalysatorer og andre materialer.

Flere detaljer om undersøgelsen :

* Undersøgelsen blev ledet af forskere ved SLAC National Accelerator Laboratory i Menlo Park, Californien.

* Forskerne brugte Linac Coherent Light Source (LCLS), en kraftig røntgenlaser, til at generere de højenergi-laserimpulser, der blev brugt til at igangsætte den kemiske reaktion.

* UED-målingerne blev foretaget ved hjælp af en speciel detektor kaldet et streak-kamera. Streak-kameraet gjorde det muligt for forskerne at spore atomernes bevægelse i realtid.

Potentielle anvendelser af denne forskning :

* Den grundlæggende forståelse af, hvordan kemiske bindinger brydes og dannes, kan føre til udvikling af nye lægemidler, katalysatorer og andre materialer.

* Forskerne mener for eksempel, at indsigten fra denne undersøgelse kunne bruges til at designe nye lægemidler, der er mere effektive og har færre bivirkninger.

* Undersøgelsen kan også føre til udvikling af nye katalysatorer, som er stoffer, der fremskynder kemiske reaktioner. Dette kunne gøre det muligt at producere kemikalier mere effektivt og med mindre spild.