Исследователи получили «молекулярное видео» с очень короткоживущими комплексами в воде
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK С приходом летней жары кондиционер становится главным спасением в офисе и дома. Однако многие выставляют минимальную температуру, садятся под прямую струю холодного воздуха и забывают о чистке фильтров, а потом удивляются простуде, сухости в горле и огромным счетам за электричество. Можно ли охлаждать помещение эффективно и при этом не навредить здоровью? Оказывается, кондиционер сам дает множество подсказок о том, как им правильно пользоваться, нужно лишь понимать физику его работы и реакцию организма на перепады температур. Объяснил физические принципы работы климатической техники и рассказал о практических правилах безопасности старший преподаватель кафедры физики и технической механики РТУ МИРЭА Николай Зенченко.
Прогулки наедине с природой в абсолютной тишине существенно повышают риск опасного столкновения с дикими животными. К такому выводу пришли британские биологи, проанализировав базу данных почти 3,5 тысячи инцидентов между людьми и крупными зверями.
Ученые использовали квантовые процессоры для расчета поведения атомов внутри жидкой соли, из которой образуется топливо для термоядерного синтеза. Модель с высокой точностью рассчитала химические связи внутри заряженной жидкости. Это поможет инженерам быстрее подобрать состав компонентов для будущих электростанций.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
С приходом летней жары кондиционер становится главным спасением в офисе и дома. Однако многие выставляют минимальную температуру, садятся под прямую струю холодного воздуха и забывают о чистке фильтров, а потом удивляются простуде, сухости в горле и огромным счетам за электричество. Можно ли охлаждать помещение эффективно и при этом не навредить здоровью? Оказывается, кондиционер сам дает множество подсказок о том, как им правильно пользоваться, нужно лишь понимать физику его работы и реакцию организма на перепады температур. Объяснил физические принципы работы климатической техники и рассказал о практических правилах безопасности старший преподаватель кафедры физики и технической механики РТУ МИРЭА Николай Зенченко.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии