Bekijk Ring-Vormige Moleculen Ontrafelen In Record-Snelle Film

{h1}

Voor het eerst hebben wetenschappers een chemische reactie waargenomen zoals die op moleculair niveau gebeurde, met snelheden die voorheen te snel waren om te zien.

Een molecuul is 's werelds kleinste filmster geworden.

Voor het eerst hebben wetenschappers een chemische reactie waargenomen zoals die op moleculair niveau gebeurde, met snelheden die voorheen te snel waren om te zien. Het experiment kan leiden tot inzichten over hoe complexe moleculen zich gedragen en waarom ze de vormen aannemen die ze doen.

In het SLAC National Accelerator Laboratory gebruikte een team van onderzoekers twee laserstralen - een in het ultraviolette en een andere in de röntgenstralengolflengten - om een ​​foto te krijgen van een chemische stof genaamd 1,3-cyclohexadieen (CHD) toen deze in een andere werd omgezet vorm genaamd 1,3,5-hexatrieen. Ze namen beelden van de reactie op een schaal van femtoseconden, of miljoensten van een miljardste van een seconde. [Bekijk de ultrasnelle moleculaire film]

"We weten eigenlijk hoe CHD eruit ziet," vertelde Michael Minitti, hoofdauteur van de nieuwe studie en een personeelwetenschapper bij SLAC, aan WordsSideKick.com. "Het probleem was de stappen tussen de ene vorm en de andere."

CHD bestaat uit zes koolstofatomen in een ring met aan de buitenkant waterstofatomen, zoals spaken. Wanneer ultraviolet licht met een bepaalde golflengte het raakt, breekt een van de koolstofbindingen en verandert de CHD in 1,3,5-hexatrieen. De laatste chemische stof is gemaakt van dezelfde chemische elementen maar is gerangschikt om een ​​andere vorm te vormen.

Dergelijke reacties worden elektrocyclisch genoemd en ze verschijnen op veel verschillende plaatsen - het is bijvoorbeeld een van de manieren waarop dieren vitamine D uit zonlicht synthetiseren. Hoewel ze vaak voorkomen, zijn elektrocyclische reacties niet zo goed begrepen. Een grote vraag voor fysieke chemici is wat er gebeurt met een molecuul zoals CHD nadat het door het UV-licht is geraakt, maar voordat het in 1,3,5-hexatrieen verandert.

Om hun film te maken, legden de onderzoekers eerst een gasachtige vorm van de CHD in een kamer met zeer lage druk. Vervolgens vuurden ze de ultraviolette laser erop en braken ze een van de koolstofbruggen. De volgende stap was om een ​​röntgenlaser te gebruiken om het molecuul te laten zappen. De röntgenlaser flitsen duurden slechts enkele femtoseconden, omdat de volledige reactie van CHD naar hexatrieen minder dan 200 femtoseconden kost om te voltooien.

De röntgenstralen verspreidden zich van de moleculen en door te kijken naar een patroon van licht en donker op een detector, konden de onderzoekers de vorm van het molecuul aflezen. Het herhaaldelijk afvuren van de röntgenlaser gedurende een fractie van een seconde toonde hoe de vorm in de loop van de tijd veranderde.

De techniek is vergelijkbaar met röntgendiffractie die wordt gebruikt bij het onderzoeken van de structuur van DNA of kristallen. (In feite is de structuur van DNA op precies dezelfde manier ontdekt in de jaren 1950.) Er zijn echter cruciale verschillen: röntgendiffractie meet niets in de tijd, dus het resulterende beeld is statisch; de röntgenfoto's in dit nieuwe experiment werden gegenereerd door een laser; en CHD is een gas, in tegenstelling tot het DNA-molecuul. "Gasmoleculen hebben geen structuur", zei Minitti. "Het lijkt erop dat iemand op de detector heeft geniest."

Wanneer chemici de vorm van de vorm kunnen zien, vertelt ze hoe dergelijke chemicaliën op een specifieke manier transformeren die niet eerder bekend was. Moleculen neigen naar toestanden van minimale energie, net zoals een bal die tussen twee heuvels rolt, de neiging heeft om naar de bodem te vallen en daar te blijven. Gebieden van hoge en lage potentiële energie omringen het molecuul, en wanneer dat molecuul van vorm verandert, zullen zijn atomen de neiging hebben om in de lage energiegebieden te blijven. Dat betekent dat de vormen specifiek zijn en weten wat ze zijn, inzicht bieden in de processen die de uiteindelijke vormen creëren.

Hoewel het onderzoeksteam de CHD-verandering kon zien, was de resolutie op tijd - in overeenstemming met het aantal "frames" in een gewone film - niet echt hoog genoeg om elke stap te zien, zei Minitti. Elk "frame" was ongeveer 25 femtoseconden, dus er zouden er ongeveer acht zijn in de animatie. In het volgende experiment, gepland voor januari 2016, hoopt hij een beter beeld te krijgen van de veranderingen met kleinere intervallen. Toch laat het nieuwe experiment zien dat dergelijke moleculaire films mogelijk zijn.

De studie is gedetailleerd in het 22 juni nummer van het tijdschrift Physical Review Letters.

Volg ons@wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




Onderzoek


Achteruitkijkcamera'S Staan ​​In 2018 In Alle Nieuwe Auto'S
Achteruitkijkcamera'S Staan ​​In 2018 In Alle Nieuwe Auto'S

Mind Control Regisseert Deze Vliegende Drone
Mind Control Regisseert Deze Vliegende Drone

Science Nieuws


Amerikaanse Bison Genomineerd Voor Nationaal Zoogdier
Amerikaanse Bison Genomineerd Voor Nationaal Zoogdier

Hoe Het Volgende Supercontinent Van De Aarde Zich Zal Vormen
Hoe Het Volgende Supercontinent Van De Aarde Zich Zal Vormen

Breakups Cloud Sense Of Self, Study Finds
Breakups Cloud Sense Of Self, Study Finds

Als Je Ziek Bent, Is Je Gezicht Een Dode Weggever
Als Je Ziek Bent, Is Je Gezicht Een Dode Weggever

Hersenen Van Overmatige Gamers Vergelijkbaar Met Verslaafden
Hersenen Van Overmatige Gamers Vergelijkbaar Met Verslaafden


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com