Det blir gradvis lättare att se vilka molekyler som ser ut på nära håll, men att se hur deras form ändras i realtid är fortfarande otroligt hårt. Nu, en ny teknik gör det möjligt för forskare att se hur molekyler ändra sin form under loppet bara biljondels sekunder.
Forskare från Max Planck-Institutet för Struktur och Dynamik hos Materia i Hamburg har skapat vad de kallar en molekylär kameran för att se hur atomer ändra position i en molekyl i en fråga av hundratals). (För vissa sammanhang, en femtosekund är en miljondel av en miljarddel av en sekund).
Vanligtvis, imaging-tekniker som används för att fånga dynamiken i molekyler använda två laserstrålar—en första “puls” för att excitera molekyl, en andra “probe” för att skaffa sig en bild. Men för att få en snabb exponering behöver du en otroligt ljus puls, vilket innebär att de system som behövs för att bli stort och oöverkomligt dyra. I stället team från Hamburg ersättas sonden balk med elektroner. Teamet förklarar varför det är nyttigt:
Elektroner har den fördelen att de direkt kan bilden positioner atomer i en molekyl. Som kvantmekaniska partiklar, de har våg-liknande egenskaper, precis som ljus kvanta. Men deras våglängder är så kort att de inte har några problem i att upptäcka och bildbehandling enskilda atomer även vid låg kinetisk energi. De kan genereras ganska lätt i kompakt instrument.
I själva verket, elektronstråle kan fånga en bild av en molekylär struktur med ett enda skott, och processen kan upprepas att snabbt bilda en typ av film om hur molekylens form ändras. I GIF ovan, en ny molekyl som kallas Me4P[Pt(dmit)2]2 är avbildat. Hit med laser ljus, det omvandlas från en elektrisk isolator till en metall—och video, med 200 femtosekund mellan varje bildruta, visar det händer eftersom bara ett fåtal av de atomer i molekylen flytta runt. Resultaten är publicerade i Science.
Laget påpekar att tekniken kommer att möjliggöra för forskare att snabbt undertand hur dramatiska förändringar i molekylerna resultat från subtila förändringar i sin struktur—något som varit nästan omöjligt tidigare. “Tusentals möjligheter reduceras till några enkla, grundläggande danssteg av atomic balett,” i ord Dwayne Miller, en av forskarna, i ett pressmeddelande.
Sponsrade
[Vetenskap via PhysOrg]