Det bliver efterhånden nemmere at se, hvad molekyler til at ligne helt tæt på, men at se, hvordan deres form, ændringer i real-tid er stadig utrolig hårdt. Nu, en ny teknik gør det muligt for forskerne at se, hvordan molekyler ændre deres form i løbet bare billiontedele af et sekund.
Forskere fra Max Planck Institute for Struktur og Dynamik af Sagen i Hamborg har bygget, hvad de kalder en molekylær kamera for at se, hvordan atomer ændre position i et molekyle i løbet af hundredvis af femtosekunder. (For nogle sammenhæng, et femtosekund er en milliontedel af en milliardtedel af et sekund.)
Normalt, billeddannende teknikker, der anvendes til at indfange dynamikken i molekyler bruge to laserstråler—en første ‘puls’ til at vække molekyle, en anden ‘probe’ til at erhverve et billede. Men for at få en hurtig eksponering, du har brug for en utrolig lyst puls, hvilket betyder, at de systemer, der er nødvendige blevet stort og uoverkommeligt dyre. I stedet er holdet fra Hamburg erstattet sonden stråle med elektroner. Holdet forklarer, hvorfor der er nyttige:
Elektroner har den fordel, at de kan direkte billede positionen af atomerne i et molekyle. Som quantum partikler, de har bølge-lignende egenskaber, ligesom lys-kvanter. Men deres bølgelængder, der er så korte, at de ikke har noget problem i at opdage og afbildning af individuelle atomer, selv ved lav kinetisk energi. De kan genereres temmelig nemt i kompakt instrumenter.
I virkeligheden, elektronstrålen er i stand til at indfange et billede af en molekylær struktur, i et enkelt shot, og processen kan gentages hurtigt at danne en slags film, hvor molekylets form ændringer. I GIF ovenfor, et nyt molekyle, der er kendt som Me4P[Pt(dmit)2]2 er afbildet. Hit med laser lys, det transformerer fra en elektrisk isolator til en metal—og video, med 200 femtosekund mellem hvert billede, viser, at der sker blot fordi et par af atomer i molekylet flytte rundt. Resultaterne er offentliggjort i Science.
Holdet påpeger, at den teknik, der vil gøre det muligt for forskerne til hurtigt at undertand, hvordan de dramatiske ændringer i molekyler resultater fra subtile ændringer i deres struktur—noget, der har været stort set umuligt i fortiden. “Tusindvis af muligheder, der er reduceret til et par enkle, grundlæggende dansetrin af atomic ballet,” med ordene fra Dwayne Miller, en af forskerne i en pressemeddelelse.
Sponsoreret
[Videnskab via PhysOrg]