Новые подходы к управлению химическими реакциями при помощи рентгеновского света могут стать доступными после исследования, проведённого физиками Сибирского федерального университета (СФУ). Об этом 7 мая сообщает пресс-служба вуза.

Ученые СФУ в составе международной группы впервые сумели ускорить вращение молекулы, зафиксировав его с помощью рентгеновских лучей. Как пояснил ведущий научный сотрудник СФУ, профессор Королевского технологического института (Швеция) Фарис Гельмуханов, сделанное открытие основано на эффекте Доплера.

«Этот эффект можно наблюдать как при поступательном движении молекул, так и при их вращении (вращательный эффект Доплера). Ранее учёные считали невозможным обнаружить вращения в рентгеновских спектрах в силу сверхбыстрого характера рентгеновского процесса, длительность которого была слишком короткой по сравнению с периодом медленных молекулярных вращений. Казалось невероятным «увидеть» вращение молекулы, — сказал учёный. — Мы решили эту проблему — ионизовали молекулу CO фотонами большой энергии (около 10 кэВ). Вылетевший подобно снаряду из атома углерода быстрый фотоэлектрон сообщил этому атому момент импульса. В результате этой отдачи молекуле была сообщена большая скорость вращения с характерной вращательной температурой, близкой к температуре на поверхности Солнца. Теперь молекула благодаря сверхбыстрому вращению успевала повернуться на заметный угол за короткое время (порядка 8 фемтосекунд) рентгеновского процесса».

Меняя энергию рентгеновского фотона и, как следствие, скорость вызванного вращения, учёные смогли отобразить на экране динамику этого вращения.

Являясь преимущественно фундаментальным, это исследование имеет несомненную практическую значимость. В будущем учёные смогут разработать новые подходы к управлению химическими реакциями рентгеновским светом, который служит сверхтонким «скальпелем» атомарных размеров — им можно разрезать молекулу вблизи заданного атома.

«Следующим этапом работы станет диссоциация молекулы в процессе ионизации фотонами с энергией больше 10 кэВ. Вылет быстрого фотоэлектрона приведёт молекулу в состояние сверхбыстрого вращения. Мы ожидаем разрыв химической связи за счёт центробежной силы. Механизм разрыва химической связи подобен разрыву нитки, на конце которой привязан вращающийся грузик», — уточнил Гельмуханов.

В исследовании также участвовали специалисты из Университета электроэнергии Северного Китая, Свободного университета Берлина (Германия), Королевского технологического института и Университета Уппсалы (Швеция), синхротрона SOLEIL и Сорбоннского университета (Франция).

Читайте ранее в этом сюжете: Учёные СФУ разработали наножидкости для охлаждения микроэлектроники

Читайте развитие сюжета: Учёные впервые смогли увидеть акт химической реакции двух молекул