• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
04.10.2021
Мария Осетрова
2
1 860

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 / Автор: Ольга Кузьмина

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
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 07:22
Полина Меньшова

У детей, которые чувствуют себя обузой для других, чаще возникают суицидальные мысли, выяснили специалисты из США. Кроме того, на психологическое состояние в раннем подростковом возрасте влияют некоторые действия со стороны родителей или опекунов.

Вчера, 11:48
Игорь Байдов

Во время лабораторного эксперимента канадские биологи проявили неосторожность, благодаря чему узнали, что шмели куда менее уязвимы к экстремальным погодным условиям и более выносливы, чем считалось ранее.

Вчера, 11:00
НИУ ВШЭ

Северный Кавказ играл ключевую роль в древней колонизации Евразии и формировании ее культурного и генетического наследия, однако до сих пор не до конца изучена генетическая история носителей местных культур. Ученые впервые провели глубокое секвенирование древней ДНК представителей кобанской культуры, сформировавшейся в позднем бронзовом веке на Северном Кавказе, и сравнили ее с генетическими данными современных народов Кавказа. Результаты работы подтвердили роль носителей кобанской культуры как древнего генетического моста между бронзовым и железным веками на Северном Кавказе.

Позавчера, 16:54
Ольга Иванова

Американские исследователи пришли к выводу: тихоходки способны повышать уровень продуктов генов репарации ДНК до такой степени, что это позволяет сделать их одними из самых распространенных в своем геноме. Среди прочего это помогает им выдерживать экстремальную радиацию.

Позавчера, 07:22
Полина Меньшова

У детей, которые чувствуют себя обузой для других, чаще возникают суицидальные мысли, выяснили специалисты из США. Кроме того, на психологическое состояние в раннем подростковом возрасте влияют некоторые действия со стороны родителей или опекунов.

Вчера, 11:00
НИУ ВШЭ

Северный Кавказ играл ключевую роль в древней колонизации Евразии и формировании ее культурного и генетического наследия, однако до сих пор не до конца изучена генетическая история носителей местных культур. Ученые впервые провели глубокое секвенирование древней ДНК представителей кобанской культуры, сформировавшейся в позднем бронзовом веке на Северном Кавказе, и сравнили ее с генетическими данными современных народов Кавказа. Результаты работы подтвердили роль носителей кобанской культуры как древнего генетического моста между бронзовым и железным веками на Северном Кавказе.

18 марта
Игорь Байдов

Грузовой самолет будут использовать для перевозки 90-метровых лопастей ветряных турбин, которые невозможно доставить по суше из-за размеров. Предполагается, что этот аппарат произведет революцию в сфере возобновляемых источников энергии.

8 апреля
Василий Парфенов

Режим работы, количество трудовых часов в неделю и экономическую стабильность профессии прочно ассоциируют с благополучием человека. Количественно и качественно определить эти взаимосвязи получается редко — нужны большие выборки респондентов и длительное время наблюдений. Автор новой научной работы использовал долговременное исследование более чем семи тысяч американцев, чтобы выявить основные эффекты паттернов трудовой деятельности на психическое и физическое здоровье работающих людей.

28 марта
Игорь Байдов

Американская компания JetZero, которая обещает произвести фурор в гражданской авиации, получила сертификат летной годности на испытания уменьшенной копии разрабатываемого ею сверхэффективного реактивного авиалайнера со «смешанным крылом». Предстоящая программа летных испытаний будет направлена на оценку летно-технических характеристик самолета, его устойчивости и управляемости.

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария

-
0
+
«…примерно в одну коронавирусную частицу…» — коронавирус то сюда как попал?😅
    Бескар
    05.10.2021
    -
    0
    +
    Ну это, чтобы простому народу было более понятно... Например, "одна короновирусная", это больше, чем "одна атомная", но меньше, чем "одна астрономическая"... 🧐
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
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: