Ученые Сибирского федерального университета и Федерального Сибирского научно-клинического центра ФМБА России с коллегами из Швеции разработали новый способ «фотографировать» ультрабыстрые процессы внутри молекул. Об открытии рассказали в пресс-службе СФУ.
«Если оптические лазеры за полвека прошли путь от лабораторной диковинки до повседневных технологий – от принтеров до микрохирургии, – то рентгеновские лазеры на свободных электронах находятся в начале этого пути. Это пока гигантские установки, доступные лишь нескольким лабораториям мира. Но их потенциал может оказаться еще значительнее: рентген "видит" мир в масштабе отдельных атомов и фиксирует процессы длительностью в фемто- и аттосекунды», – пояснил директор Международного научно-исследовательского центра спектроскопии и квантовой химии Сибирского федерального университета Сергей Полютов.
Современные рентгеновские лазеры позволяют «снимать» движения электронов внутри атомов и молекул за фемтосекунды. Однако наблюдать за этими процессами напрямую крайне сложно: усиленное рентгеновское излучение распространяется вперед вместе с лазерным импульсом, и его трудно отделить от исходного сигнала.
«Мы предложили элегантное решение: вместо прямого наблюдения за основным рентгеновским лучом мы будем "слушать эхо" – регистрировать слабое вторичное излучение, испускаемое перпендикулярно основному пучку. Это похоже на то, как по звуку, отражающемуся от стен, можно определить форму помещения, даже не видя его напрямую», – сообщил аспирант СФУ Святослав Блинов.
Специалисты считают, что эти знания помогут создавать аккумуляторы с большей емкостью и скоростью зарядки для электромобилей и гаджетов, разрабатывать более точные лекарства с минимальными побочными эффектами, приближать создание сверхпроводников, работающих при комнатной температуре, и проектировать новые катализаторы и наноматериалы.
По сути, метод дает исследователям «замедленную съемку» нелинейных процессов в рентгеновском диапазоне, лежащих в основе будущих технологий. Его главное преимущество метода – практичность. Технологию можно внедрить уже сейчас на существующих рентгеновских лазерах, включая Европейский XFEL, где установлен уникальный спектрометр с пространственным разрешением 15 микрометров.
«Мы создали своего рода "рентгеновский осциллограф", который позволяет увидеть то, что раньше было скрыто от глаз исследователей. Это как если бы мы впервые получили возможность наблюдать за движением электронов внутри молекул – движением, которое определяет свойства всего, что нас окружает», – отметил ведущий научный сотрудник Федерального Сибирского научно-клинического центра ФМБА России Виктор Кимберг.
Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Research. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.
Newslab теперь в МАХ. Также новости публикуются в ОК | ВК | Дзен | Telegram
