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科學家首次成功拍攝9飛秒內(nèi)分子分解過程

2016-10-26

       據(jù)美國科學促進會網(wǎng)站近日報道,,美國堪薩斯州立大學和西班牙巴塞羅那科學技術研究所(BIST)科學家組成的國際研究團隊,,首次用激光成功拍攝出含4個原子的分子在9飛秒內(nèi)化學反應動態(tài)過程,。這一發(fā)表在《科學》雜志上的最新研究將為科學家提供有力工具,以觀察化學,、生物學和物理學等領域不同類型的反應過程和分子變化,。

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  飛秒只有一千萬億分之一秒,許多化學反應都發(fā)生在飛秒的瞬間,,此前沒有辦法測量出飛秒過程中的分子變化,。而用激光記錄飛秒內(nèi)分子變化,最早由堪薩斯州立大學物理學家林綺東(音譯)和同事提出,,并在2012年首次用激光拍攝出含兩個原子的氧分子動態(tài)分解過程,。而拍攝更大的分子需要用到更強的激光,經(jīng)過近5年的漫長研究,,林綺東團隊終于與BIST光學研究所延斯·比格爾特團隊攜手攻克了這一挑戰(zhàn),,拍攝出含4個原子的乙炔分子(兩個碳原子和兩個氫原子)化學鍵斷裂過程。

  該國際團隊通過一種中紅外激光誘導電子衍射(LIED)的技術,利用分子內(nèi)部自有的電子為分子拍照,,獲得了乙炔內(nèi)化學鍵斷開過程的連拍圖片,。他們向乙炔分子施加一束強激光,激活分子內(nèi)一個電子離開,,啟動乙炔分子發(fā)生分解反應,,最后為這一發(fā)生在9飛秒內(nèi)的分子變化連續(xù)拍攝出多張圖片?!斑@是首次實時觀察到9飛秒內(nèi)的分子分解過程?!?/p>

  研究團隊還通過所獲得的連拍照片,,精確測算出乙炔分子內(nèi)新化學鍵的長短。林綺東解釋道,,乙炔分子內(nèi)有4個原子,,分子結(jié)構(gòu)內(nèi)含多個化學鍵,借助飛秒激光工具,,研究人員能測出化學鍵的斷裂位置和先后順序,,從而更好地理解和控制化學反應過程。

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