• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
04.10.2021
Мария Осетрова
2
1 754

Исследователи получили «молекулярное видео» с очень короткоживущими комплексами в воде

5.2

Международная команда химиков и физиков экспериментально обнаружила ключевой этап ионизации жидкой воды. Эта реакция имеет значение для широкого круга областей, включая ядерную инженерию, космические путешествия, лечение рака и восстановление окружающей среды.

Схема эксперимента: пучок лазера (красный луч), пучок высокоэнергетических электронов (синий луч), направленные на тонкую струю воды / © SLAC
Схема эксперимента: пучок лазера (красный луч), пучок высокоэнергетических электронов (синий луч), направленные на тонкую струю воды / © SLAC

Радиолиз воды — ее разложение под действием ионизирующего излучения — часто встречающееся в природе явление, которое играет решающую роль во многих биохимических и технологических приложениях. Под воздействием высокоэнергетического излучения в воде происходит череда сверхбыстрых реакций. Первым делом луч лазера выбивает из молекулы воды один электрон, оставляя ее положительно заряженной. Затем за триллионные доли секунд эта молекула отдает свой протон — положительно заряженный атом водорода — соседней молекуле воды. В результате первая молекула превращается в очень реакционноспособный гидроксильный радикал ⋅OH, а вторая — в ион гидроксония H3O+.

Каждое из соединений, образующихся в этом процессе, представляет интерес для ученых: гидроксильный радикал крайне активен и может вступать в реакцию с макромолекулами — ДНК, РНК и белками, чем способен навредить живому организму; ион гидроксония — соединение, которое находят в хвостах комет, оно может содержать подсказки о происхождении жизни.

Ранее исследователи экспериментально показали, как происходит образование свободного радикала ⋅OH. О дальнейших превращениях свидетельствовали многочисленные симуляции, а в новом исследовании, опубликованном в журнале Science, исследователи из Национальной ускорительной лаборатории SLAC «поймали» и саму гидроксил-гидроксониевую пару.

Чтобы наблюдать короткоживущий комплекс гидроксил-гидроксоний, исследователи генерировали струи жидкой воды толщиной 100 нанометров — примерно в одну коронавирусную частицу — и ионизировали молекулы воды с помощью луча лазера. Изменения, происходящие при этом на молекулярном уровне, изучали при помощи сверхбыстрой электронной дифракции — метода, позволяющего создавать «молекулярные видео» с высоким временным и пространственным разрешением.

По принципу действия метод сверхбыстрой электронной дифракции похож на рентгеновскую видеокамеру для молекул. На исследуемый материал направляют пучок электронов, а затем анализируют траектории электронов, прошедших сквозь него. В отличие от рентгеновского излучения, электронный пучок чувствителен не только к электронам, но и к ядрам изучаемого материала, что позволяет детальнее исследовать структуру. А серия очень коротких импульсов помогает делать картинки одну за другой, фиксируя быстрые изменения.

В дальнейшем исследователи планируют дополнительно увеличить скорость визуализации и наблюдать процесс переноса протона, который происходит до образования пар гидроксил-гидроксоний, а также отследить судьбу выбитого лазером электрона.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 12:58
Алиса Гаджиева

В Северной Ирландии нашли неолитическое поселение возрастом не менее 5800 лет. Пока не ясно, почему люди обосновались именно там, но известно, что спустя тысячелетия за эти земли воевали могущественные королевства.

Сегодня, 10:49
Даниил Сухинов

Хотя интуитивно люди склонны думать, что занятия музыкой полезны для их психического здоровья, научные исследования указывают на более сложную и неочевидную связь. В новой работе международная группа ученых обнаружила генетическую корреляцию между увлечением музыкой и психическим здоровьем на примере нескольких тысяч близнецов. Результаты исследования показывают, что у музыкально активных людей существенно повышен генетический риск развития депрессии и биполярного расстройства.

Позавчера, 07:30
Мария Азарова

Авторы нового исследования провели эксперимент почти с 70 собаками разных пород, чтобы узнать, как они реагируют на вой одного волка и целой стаи.

2 февраля
НИУ ВШЭ

Изучая потребление алкоголя, экономисты и социологи обычно связывают его с условиями жизни людей и их человеческим капиталом: образованием, опытом работы, знаниями. Ученые из Лаборатории исследований рынка труда и Лаборатории экономико-социологических исследований НИУ ВШЭ обратили внимание на некогнитивные навыки, формирующиеся в детстве и подростковом возрасте, и выяснили, что эти качества во многом определяют вероятность злоупотребления спиртным и сокращают степень влияния образования.

Позавчера, 07:30
Мария Азарова

Авторы нового исследования провели эксперимент почти с 70 собаками разных пород, чтобы узнать, как они реагируют на вой одного волка и целой стаи.

Позавчера, 12:58
Алиса Гаджиева

В Северной Ирландии нашли неолитическое поселение возрастом не менее 5800 лет. Пока не ясно, почему люди обосновались именно там, но известно, что спустя тысячелетия за эти земли воевали могущественные королевства.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

9 января
Александр Березин

Избыточный вес убивает куда больше людей, чем войны с голодом вместе. До самых недавних пор это объясняли то «мусорным» фастудным питанием, то недостаточными физическими нагрузками. Научные работы показывают: эти гипотезы были неверны. За последние полвека сильно потолстели даже лабораторные животные, корм и нагрузки которых не менялись. Эпидемия лишнего веса действительно убийственна, но ее причина не в калориях или нехватке нагрузки. А в чем же? Naked Science исследует для вас этот вопрос.

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария

-
0
+
«…примерно в одну коронавирусную частицу…» — коронавирус то сюда как попал?😅
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: