Det blir gradvis lettere å se hva molekyler ser ut som på nært hold, men å se hvordan formen deres endringer i real-time er fortsatt utrolig vanskelig. Nå, en ny teknikk som tillater forskere å se hvordan molekyler endrer sin form i løpet bare trillionths av et sekund.
Forskere fra Max Planck Institute for Struktur og Dynamikk av stoff i Hamburg har bygget det de kaller en molekylær kameraet for å se hvordan atomer endre posisjon i et molekyl i løpet av hundrevis av femtoseconds. (Du finner noen sammenheng, en femtosecond er en milliondel av en milliarddel av et sekund.)
Vanligvis, imaging teknikker som brukes til å fange opp dynamikken i molekyler bruke to laserstråler—en første “puls” for å opphisse molekyl, en andre “probe” for å skaffe seg et bilde. Men for å få en rask eksponering du trenger en utrolig lyse puls, noe som betyr at de systemer som kreves for å bli stor og uoverkommelig dyre. I stedet laget fra Hamburg erstattet probe strålen med elektroner. Teamet forklarer hvorfor det er nyttig:
Elektronene har den fordelen at de kan direkte bilde av plasseringen av atomene i et molekyl. Som quantum partikler, de har bølge-lignende egenskaper, akkurat som lys quanta. Men deres bølgelengder er så kort at de har ikke noe problem i å oppdage og avbilde individuelle atomer selv ved lav kinetisk energi. De kan være generert ganske enkelt i kompakte instrumenter.
Faktisk, electron beam er i stand til å ta et bilde av en molekylær struktur i et enkelt skudd, og prosessen kan gjentas raskt å danne en slags film av hvordan molekylet form endringer. I GIF ovenfor, et nytt molekyl kjent som Me4P[Pt(dmit)2]2 er avbildet. Hit med laser lys, blir det gjort om fra en elektrisk isolator til et metall—og video, med 200 femtosecond mellom hvert bilde, viser at det skjer fordi kun noen av atomene i molekylet, skift rundt. Resultatene er publisert i Science.
Teamet påpeker at teknikken vil tillate forskere å raskt undertand hvordan dramatiske endringer i molekyler resultater fra subtile endringer i deres struktur—noe som er blitt nesten umulig i det siste. “Tusenvis av muligheter er redusert til noen enkle, grunnleggende dansetrinn i atomic ballett,” i ord Dwayne Miller, en av forskerne, i en pressemelding.
Sponset
[Vitenskap via PhysOrg]