Judit
-2 °C
8 °C

Képet készítettek az elektronfelhőről

2004.12.17. 16:30
Egy kanadai-japán kutatócsoport által kifejlesztett eljárással először sikerült háromdimenziós képet alkotni a molekulák elektronpályáiról. A módszerrel a közeljövőben lehetséges lehet majd közvetlenül megfigyelni, hogyan változnak a molekulák kötései a kémiai reakciók alatt.
Egy most bemutatott eljárás képes a molekulák elektronfelhőiről képet alkotni. "Ez a fejlesztés egy új korszakot jelöl a kémiai megértésünkben - mondta a Nature-nek Jonathan Underwood, a brit Open University fizikusa. - Ez a technika hatalmas áttörés, mivel lehetővé teszi, hogy a fizikusok most először háromdimenziós képet alkossanak a molekulák elektronpályáiról.

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."

Nászút ajándékba!

Esküvőt tervez? Tervezzen velünk, nyerjen wellness nászutat!

Egzotikus élmények!

Amiről eddig álmodni sem mert. Luxus nyaralás, a világ legcsodálatosabb tengerpartjain.