Вивчення молекули йодометану - перенесення електронів
Модель купола показує йодометан у вигляді великої фіолетової кулі з чорною кулею з трьома маленькими білими сферами та ескізом розмірів та кутів біля неї. Бомбардуючи лазерними імпульсами, фізики змогли визначити точку, в якій різні атоми з'єднані в єдине ціле загальною електронною оболонкою.
У випадку досліджуваного йодометану ця загальна електронна оболонка надзвичайно пластична, дослідники навколо Бенджаміна Ерка та Артема Руденка виявили в Deutsches Elektronen-Synchrotronen-Synchrotron у Гамбурзі. Навіть на відстані, що в десять разів перевищує звичайну, електрони можуть переходити від метильної групи до йоду. «Критична відстань, яку ми виміряли, означає перехід від молекулярного режиму до атомного», - пояснює Руденко.
Атоми об'єднуються, утворюючи молекули, ділячи окремі електрони, досягаючи особливо стабільного низькоенергетичного стану. У своїх експериментах Ерк, Руденко та їх колеги знімали молекули йодометану (CH3I) за допомогою інфрачервоного лазерного імпульсу, щоб розділити їх на метильну (CH3) та йодну (I) групи. Дослідники вивчали швидкість цього розщеплення, посилаючи ультрафіолетовий лазерний імпульс із змінною затримкою.
Цей ультрафіолетовий лазерний імпульс налаштований таким чином, що він може видалити кілька йонів з йоду. Ідея фізиків: Поки молекула йодометану була ще цілою, для компенсації електрони могли переходити з метильної групи на йод. Насправді, чим коротша затримка, тим менше метильна група та йод віддаляються одна від одної, коли надходить ультрафіолетовий лазерний імпульс, тим більше метильних груп є з відсутніми електронами серед уламків, перехоплених. І навпаки, із збільшенням часу затримки дедалі більше атомів йоду з особливо малою кількістю електронів потрапляють на детектори частинок дослідників.
Ерк, Руденко та їх колеги визначили, що перенесення електронів відбувалося у сильно напруженій молекулі із затримкою трохи більше півмільярдної секунди. Тим часом метильна група та йод змогли розлетітися приблизно на 2 нанометра (мільярдні частки метра). Зазвичай два партнери дотримуються відстані в йодометані лише 0,2 нанометра.
"Наші результати важливі для ряду систем", - говорить Руденко про всюдисущість переносу електронів як в живій, так і в неживій природі, особливо в техніці. «Ці процеси відіграють важливу роль у багатьох хімічних процесах, таких як фотосинтез або сонячні елементи. А під час досліджень вчені, які використовують рентгенівські промені для дослідження біомолекул, повинні боротися з радіаційним пошкодженням своїх зразків. Тут також важливі процеси, які ми досліджуємо. "