• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
04.10.2021
Мария Осетрова
2
1 653

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
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 12:36
НИУ ВШЭ

В рамках международного проекта при участии Роскосмоса и Европейского космического агентства ученые впервые проанализировали данные, полученные с помощью диффузионной магнитно-резонансной томографии с трактографией головного мозга космонавтов. Исследователи увидели существенные изменения в связях между различными отделами головного мозга, причем некоторые изменения сохранялись даже спустя семь месяцев после возвращения на Землю.

Позавчера, 21:09
Дарья Губина

Компьютерная модель древней вулканической активности спутника показала, как выброшенная вода тысячелетиями оседала инеем на поверхность, формируя многометровые слои льда под полюсами.

Вчера, 18:44
Мария Азарова

Женщины, обнимавшие возлюбленного до того, как испытали стресс, показали сниженную реакцию гормона кортизола — по сравнению с контрольной группой, которую заставили засовывать руку в ледяную воду без каких-либо прелюдий с партнерами.

14 мая
Василий Парфенов

Космическую компанию Илона Маска в шутку иногда называют пиротехнической — так часто ее изделия взрываются во время испытаний. Пара свежих инцидентов на тестовом полигоне в городе Макгрегор лишь подтверждают эту славу. Не успели фанаты космонавтики наладить онлайн-трансляцию из этой локации, как запечатлели сразу два взрыва подряд с промежутком всего в десятки часов.

Позавчера, 12:36
НИУ ВШЭ

В рамках международного проекта при участии Роскосмоса и Европейского космического агентства ученые впервые проанализировали данные, полученные с помощью диффузионной магнитно-резонансной томографии с трактографией головного мозга космонавтов. Исследователи увидели существенные изменения в связях между различными отделами головного мозга, причем некоторые изменения сохранялись даже спустя семь месяцев после возвращения на Землю.

17 мая
Ольга Иванова

Исследование ученых из Германии и США показало, что принятие определенных поз помогает справиться с чувством неуверенности.

21 апреля
Александр Березин

Местные чиновники пытаются переложить ответственность за случившееся на резкое уменьшение турпотока из-за коронавируса, но цифры показывают, что ключевая проблема совсем в другом. В 2019 году на выборах в этой стране победил президент — сторонник модных зеленых идей. Вскоре там запретили продажу минеральных удобрений и двинулись к «устойчивому сельскому хозяйству». Как именно популярные «органические» идеи повлияли на еще не так давно быстро растущую местную экономику? И почему уроки шри-ланкийской трагедии могут пригодиться даже Западу и России?

26 апреля
Василий Парфенов

Крупнейшие патентные ведомства мира десятилетиями или веками принципиально игнорируют любые конструкции, нарушающие начала термодинамики. С точки зрения здравого смысла это хорошо, но конспирологи и гении-самоучки считают иначе. По их мнению, такая политика стала результатом заговора (подставьте сюда любое вымышленное или не очень секретное общество либо лобби). Что ж, похоже, Роспатент встал на их сторону.

27 апреля
Александра Медведева

С помощью GPS-трекинга ученые проследили за перемещениями целой популяции домашних кошек в небольшом норвежском городке. Оказалось, питомцы редко уходят от дома далее 50 метров и почти не совершают длительных прогулок.

[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: