Képet készítettek az elektronfelhőről
További Tudomány cikkek
Elektronpályák
A molekulák atomjait az elektronok "ragasztják" össze, melyek pályákon keringenek, ezek a pályák azok a területek, ahol az elektron a legvalószínűbben megtalálható. Mikor a molekulák reakcióba lépnek, az elektronpályák alakja megváltozik, ez minden kémiai folyamat alapja.
"A lehetőség, hogy megfigyelhetünk egy molekuláris pályát, meglepetéssel töltött el sok embert" - mondta David Villeneuve, kanadai fizikus. Villeneuve tagja volt annak a kanadai-japán csoportnak, ami kifejlesztette a módszert. A technikát a Nature tudományos lap legfrissebb számában mutatták be.
Interferencia
A képalkotó eljárás különösen rövid lézerimpulzusokat használ, melyekkel rövid időre ionoizálja az elektronokat a nitrogénmolekulában, amivel eltávolítja azokat az atomtól. Mikor az elektron visszaugrik, fényt bocsát ki, ami interferál a lézerrel, az elektron pozíciójától és attól függően, hogy hol találja el az impulzus a molekulát.
Ezt az interferenciát több ezerszer regisztrálva kirajzolódott a nitrogénmolekula legkülső energiapályája. Az így kapott kép elmosódott, mintha egy csapat legyet fényképeztek volna lenne hosszú expozíciós idővel, mondta Villeneuve.
Az elektront a lézerimpulzus oszcilláló elektromos mezeje rántja ki a pozíciójából. Ez a mező femtoszekundumonként (10-15 másodpercenként) változik, ami elég rövid idő ahhoz, hogy elkapja akémiai reakciók alatt ide-oda mozgó elektronokat is. "A módszer lehetővé teszi, hogy megfigyeljük, hogyan rendeződnek újra az elektronok, mikor az atonok közelednek egymáshoz" - mondta Villeneuve.
Fehérjehajtogatódás
Bár a kutatók eddig csak az egyszerű nitrogénmolekulával próbálkoztak, Underwood már megkezdte a bonyolultabb molekulákkal a kísérleteket. A kezdeti eredmények szerint a módszer működni fog, mondta.
A módszer idővel segíthet a kémikusoknak például új katalizátorok kifejlesztésében, vagy segíthet a biológiai folyamatok megértésében. A fehérjemolekulák térszerkezetének kialakulása, "hajtogatódása" például atomok és elektronok szövevényes kölcsönhatásaitól függ, ezt a folyamatot mostanában számítógéppel próbálják szimulálni a biológusok. Az, hogy milyen a fehérje térszerkezete, meghatározza, hogyan viselkedik a testben, például a Creutzfeldt-Jakob-kór új változatában a hibásan formálódott proteinek halálosak is lehetnek.
"A közeljövőben lehetséges lehet majd közvetlenül megfigyelni, hogyan változnak a molekulák kötései a kémiai reakciók alatt - mondta Henrik Stapelfeldt fizikus. - Ez lenyűgöző eredmény."