圖片說明：一束激光首先刺激N2O4分子，誘導(dǎo)產(chǎn)生大的振動。第二束激光從振動的分子產(chǎn)生了X光。
美國和加拿大的科學(xué)家日前找到觀測分子的新方法——超快激光，以觀察當(dāng)分子形態(tài)變化時其電子如何重新分布。相關(guān)論文10月30日在線發(fā)表于《科學(xué)》（Science）。
研究領(lǐng)導(dǎo)者之一、美國科羅拉多大學(xué)物理系的Margaret Murnane說，“能夠?qū)瘜W(xué)反應(yīng)做全方位觀測，包括反應(yīng)中原子如何運動、電子如何重新分布是分子科學(xué)的至高追求，我們還沒有做到，但已朝這個目標邁進了一大步。”
為了做到這一點，科學(xué)家要能夠觀察原子之間的原子鍵在化學(xué)反應(yīng)中如何形成和斷裂。Murnane說，我們只有非常有限的設(shè)備可供使用，而電子云中的改變可能在1飛秒內(nèi)結(jié)束，這可以說是自然界最快的變化過程。
實驗中，研究人員用一束短脈沖激光射擊N2O4分子以引起分子內(nèi)大的振動。之后用第二束激光產(chǎn)生一束X射線，用來描繪該分子的電子能級，以實現(xiàn)最重要的目的——理解當(dāng)分子形態(tài)變化時其電子能級如何重新分布。研究人員說，“這是一個觀察分子根本性的新方法。”
之所以用N2O4是由于這種分子的震動比其他分子慢得多，使得研究人員能夠成功進行觀察。研究人員表示，能夠觀察并理解電子的運動模式對于可替代能源等領(lǐng)域非常有用。論文作者之一、加拿大國家研究委員會Steacie分子科學(xué)研究所的Albert Stolow說：“如果能理解這些過程，將來我們就能夠?qū)⑦@些知識轉(zhuǎn)化成更出色的技術(shù)，比如更有效率的捕光分子、催化反應(yīng)甚至是太陽能電池。”
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