Ученые из Технического университета Граца (Австрия) впервые наблюдали, как отдельные атомы объединяются в кластер в момент возникновения химической связи. Результаты работы опубликованы в журнале Communications Chemistry.
Под руководством профессора Маркуса Коха группа физиков провела уникальный эксперимент. Атомы магния были изолированы друг от друга внутри капель сверхтекучего гелия, охлажденного до 0,4 Кельвина (-272,75°C). Эти капли действовали как «нанохолодильники», удерживая атомы на расстоянии миллионной доли миллиметра и не позволяя им преждевременно взаимодействовать.
Затем исследователи запустили формирование кластеров с помощью короткого лазерного импульса. Вторым импульсом они ионизировали систему и с помощью фемтосекундной спектроскопии (1 фемтосекунда = 10⁻¹⁵ секунды) зафиксировали процессы, происходящие в реальном времени. Наблюдать химическое взаимодействие с такой точностью ранее не удавалось.
Главным открытием стал эффект «объединения энергии». В момент связывания атомы передают возбуждение, полученное от лазера, одному из участников. В результате этот атом достигает значительно более высокого энергетического состояния, чем остальные. Это первое прямое наблюдение такого механизма с временным разрешением в фемтосекундном диапазоне.
Метод может стать универсальным инструментом для изучения химических процессов с участием различных элементов в сверхчистых условиях. А понимание механизма передачи энергии между атомами открывает перспективы для развития новых технологий — от фотомедицины до более эффективных решений в солнечной энергетике.
На Науке Mail можно узнать также о том, как, например, конфликт Бора и Эйнштейна повлиял на физику.