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物理学家对光驱分子反应的快照非常快

时间:2020-07-22 11:20:05来源:

光诱导的异构化反应是自然界中许多化学过程的核心。此类反应的机制由飞秒级上发生的耦合的电子和核动力学的微妙相互作用决定,然后再将能量重新缓慢分配到不同的振动自由度中。

通过将时间分辨光电子能谱与种子极紫外自由电子激光一起应用,堪萨斯州立大学的科学家发现了在紫外光激发后气相噻吩分子的超快开环。此外,他们还非常快速地拍摄了光诱导的分子开环反应的快照,类似于帮助人体从阳光中产生维生素D的快照。

丹尼尔·罗尔斯,物理学副教授,这项研究的首席研究员,说,“可以把它看作像动画片停止运动。对于每个分子,您都可以通过激光脉冲开始反应,

随时间推移拍摄快照,然后将它们放在一起。这就产生了一个“分子电影”,显示了分子的电子结构如何随着我们从开始到停止之间经过的时间而变化。

博士生兼论文的主要作者Shashank Pathak说:“这个想法是研究飞轮在一个飞秒的时间尺度上的动态变化,该时间尺度是飞秒的万分之一秒。研究人员使用自由电子激光通过记录分子中原子移动时的电子能谱来可视化这些反应的发生。”

“自然界中已经观察到很多开环反应。一个例子是我们皮肤中维生素D3的形成。当阳光照射到我们的皮肤上时,我们会发现具有这些小环结构的大化合物,这些化合物有助于吸收紫外线。环打开形成维生素D3形成的前体。”

“制造维生素D涉及多种生物学功能,而这种开环只是过程的一个很小的部分,非常小。这项研究能够记录分子在过程中的变化,过程的发生方式,并将过程与先前接受的理论进行比较。”

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