Что происходит, когда вы взорваться химической связи?

В яркие летние дни, солнце все вокруг нас во все тяжкие, нарушая облигации. Химических связей.

Ультрафиолетовый свет разрушает связи между атомами в ДНК наших клеток кожи, потенциально вызывая рак. Ультрафиолетовый свет также разрушает кислородные связи, в конечном итоге создавая озон, и отщепляет водород от других молекул, чтобы оставить свободными радикалами, которые могут повреждать ткани.

Университет Калифорнии, Беркли, химики, используя некоторые из самых коротких лазерных импульсов доступное — один quintillionth второй — уже в состоянии решить шаг за шагом процесс, ведущий к разнесение химической связи, что и делает фильм событием. Они могут следовать электронов нерешительно подпрыгивая в различных состояниях в молекуле, прежде чем нарушает связь, и атомы расходятся в разные стороны.

Техника, сообщил на прошлой неделе в журнале Science, поможет химики поймут и потенциально манипулировать химических реакций, стимулированных светом, так называемые фотохимические реакции. Химики и биологи, в частности, заинтересованы в понимании того, как крупные молекулы успевают впитывать энергию света, не нарушая никаких связей, как это происходит, когда молекулы в глаза поглощают свет, что дает нам видение, или молекулы, растения поглощают свет для фотосинтеза.

«Думать о молекулы родопсина в глазу,» сказал первый автор Юки Кобаяши, ученик Як докторскую в Беркли. «Когда свет попадает на сетчатку глаза, родопсина поглощает видимый свет, и мы видим вещи, потому что изменения конформации родопсина в облигации.»

В самом деле, когда световая энергия поглощается, связь в родопсин крутит, а не ломается, вызывая другие реакции, которые приводят к восприятию света. Техника Кобаяши и его коллеги Калифорнийского университета в Беркли, профессора Стивена Леоне и Даниэль Ноймарк, разрабы могли быть использованы для изучения в деталях, как это поглощение света приводит к скручиванию после того, как молекула проходит через возбужденное состояние называется избегать пересечения или конического пересечения.

Чтобы не допустить нарушения связи в ДНК, «вы хотите перенаправить энергию диссоциации в колебательно-просто жарко. Для родопсина, вы хотите, чтобы перенаправить энергию от вибрирующего к цис-транс изомеризации, поворот», — сказал Кобаяши. «Эти перенаправления химических реакций происходит повсеместно вокруг нас, но мы не видели сам факт их раньше.»

Быстрый лазерных импульсов

Аттосекундных лазеров — в аттосекунда-это одна миллиардная миллиардной доли секунды — были вокруг в течение около десяти лет и используются учеными, чтобы прозондировать очень быстрых реакций. Поскольку большинство химических реакций протекают бурно, быстро импульсные лазеры ключом к «видению» как электроны, образующие химическую связь вести, когда связь разрывается и/или реформы.

Леоне, профессор химии и физики, экспериментатор, который также использует теоретические инструменты и является пионером в использовании аттосекундных лазеров для зондирования химических реакций. Он имеет шесть из этих рентгеновского и экстремального ультрафиолетового (далее XUV) лазеры в своей лаборатории Калифорнийского университета в Беркли.

Работа с одним из самых простых молекул, йод monobromide (ИБР) — это один атом йода связана с одним атомом брома — в Беркли команды нажмите молекулы с 8 фемтосекундных импульсов видимого света, чтобы возбудить один из их крайние электроны, которые затем проверяются их с аттосекундных лазерных импульсов.

Пульсирующий аттосекундных XUV лазера с заданными интервалами в 1,5 фемтосекундных (фемтосекунда равна 1000 аттосекунд), так же, как с помощью стробоскопа, исследователи смогли обнаружить шагов, ведущих к распаду молекул. Высокоэнергетический лазер XUV был способен исследовать возбужденных энергетических состояний по отношению к внутренней электроны молекулы, которые обычно не участвуют в химических реакциях.

«Ты делаешь фильм на пути электрона, когда он приближается к пересечение и вероятность идти по одному пути или по другому», — сказал Леоне. «Эти средства мы разрабатываем позволяют взглянуть на твердые тела, газы и жидкости, но вы нуждаетесь в более коротких временных масштабах (при условии, с помощью аттосекундного лазера). В противном случае, вы видите только начало и конец, и вы не знаете, что еще произошло между ними.»

Эксперимент четко показал, что внешние электроны ИБР, однажды возбужденное, вдруг увидеть множество государств или мест, где они могли бы и изучить многие из них, прежде чем решить, каким путем идти. В этой простой молекулы, однако, все пути ведут к электрону урегулирования на либо иода или брома и двух атомов разлетаемся.

В более крупных молекул, которые команда надеется в скором времени изучить, возбужденные электроны будут иметь более широкий выбор, где энергия уходит в поворот, как родопсин, или в молекулярной вибрации без молекулы распадаются.

«В биологии, то получается, что эволюция выбрала вещи, которые очень эффективно поглощают энергию и не разрывая связь», — сказал Леоне. «Когда что-то идет не так в вашей химии, когда вы видите болезни возникали».

Другие соавторы этого документа, были Кристина Чанг из Университета Беркли и Тао, Цзэн из Университета Карлтон в Оттаве, Канада. Леоне, Джон Р. Томас обладая кафедра физической химии, и Ноймарк, университета Беркли, профессор химии, также являются преподаватели ученые из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли.

сделать разницу: спонсорские возможности