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化学反応における電子の最初の「写真」！

ストーリーで初めて、 科学者 彼らは、化学反応に関与するときに、単一の電子の動きを捉えることができました。この印象的な成果は、非常にレイレイXの助けを借りて行われ、最近科学ジャーナルに掲載されました 物理的なレビューレター。 イメージングの革命 これまで、Ray-X-ray技術により、科学者は個人と分子の動きを「凍結」することができ、それらがどのように相互作用するかの分数で記録しています。ただし、X線は主に核近くの電子と相互作用し、いわゆる原子価電子、つまり外側の殻の電子を残し、化学反応の原因となっています。 «私たちは動きを引き起こす独自の電子を見たかった「説明します ギャバル、物理学の学生と研究責任者。彼が指摘するように、これらの電子の挙動を理解することは、より効果的な薬、より清潔な化学プロセス、新世代の材料への道を開くことができます。 重要な分子 実験のために、研究者は適切な分子を選択する必要がありました。彼らの選択はアンモニアでした。理由？アンモニア原子は軽く、核の近くに比較的少ない電子をもたらします。したがって、外側の電子からの「信号」は「ownれない」ものではなく、それらの観察はより実現可能になります。 実験はで行われました リナックコヒーレント光源 の SLAC National Accelerator Laboratory、非常に強力で短期的なビーム-Xを生産できるインストール。当初、グループは紫外線でアンモニア分子に小さな「プッシュ」を与え、電子をより高いエネルギーレベルに上昇させました。この刺激は、分子を分解するプロセスを開始するのに十分でした。その後、X線により、分子が溶解し始めたときに、電子の「雲」の変化を記録しました。 写真の理論によって 量子物理学では、電子はコアの周りを歩き回る小さな球体とは見なされませんが、軌道雲と呼ばれる雲に存在する可能性があります。各軌道は、電子のエネルギーと位置に応じて、特定の形状と密度を持っています。 この「電子クラウド」を視覚化するために、科学者は測定値と分子の電子構造を計算した量子機械シミュレーションを組み合わせました。 X線は、クラウドを通過するときに、さまざまな方向に懐疑的です。作成された干渉は記録され、電子がどのように動くかについての詳細な画像を明らかにします。 チームは、その結果を2つの理論モデルと比較しました。1つは価電子電子の動きを含み、もう1つはそうではありません。データは最初のものと識別され、電子の動的再配置を実際に記録したことを証明しました。 アプリケーションに一歩近づきます この手法は、理論的な関心だけではありません。 実際の電子挙動を理解することは、医学、化学、材料の発達などの分野で新しい視点を開きます。 Gabalskiと彼のチームは、この方法をより複雑な3次元環境に拡張して、実際の組織に似ていることを目指しています。このようなステップは、カスタム開発や組織修復などの再生医療アプリケーションにつながる可能性があります。 発見の重要性 化学反応における個々の電子の動きを観察することは、科学のマイルストーンです。何十年もの間、電子のイメージは計算モデルと理論的方程式に基づいていました。今日、その組み合わせの力のおかげで テクノロジー X線と量子シミュレーションのうち、科学者は実際に最近まで何が見えなかったかを見ることができます。 新しい方法は、観察の限界を超える人間の能力の証拠であるだけでなく、大きな視点を持つツールでもあります。薬物の改善から新しい材料の開発まで、電子の「振り付け」を理解することで、化学的および生物学的革新の概念を再定義することができます。 [via] #化学反応における電子の最初の写真