Пропавшая вспышка света раскрыла молекулярный секрет
Учёные впервые применили сверхбыструю спектроскопию высоких гармоник для жидкостей и обнаружили, что тонкая организация молекул при сольватации может кардинально влиять на поведение электронов
Короткое резюме
Исследователи из Университета Огайо и Университета штата Луизиана впервые успешно применили спектроскопию высоких гармоник (HHS) для изучения ультрабыстрых молекулярных взаимодействий в жидкостях. Используя сверхтонкую струю жидкости и мощные лазерные импульсы, они смогли отследить движение электронов на аттосекундных масштабах времени в растворах метанола с галогенбензолами.
Эксперимент выявил неожиданный феномен: раствор фторбензола в метаноле генерировал значительно меньше света, чем каждый компонент по отдельности, причём одна из гармоник полностью подавлялась. Моделирование показало, что это вызвано специфической «рукопожатной» (водородной) связью между атомом фтора и гидроксильной группой метанола, что создаёт более упорядоченную сольватную структуру. Эта организация создаёт дополнительный барьер для рассеяния ускоренных электронов, что приводит к деструктивной интерференции и «исчезновению» гармонического сигнала.
Открытие демонстрирует, что HHS может быть высокочувствительным методом для исследования локального молекулярного окружения и динамики электронов в сложных жидких средах, что имеет большое значение для химии, биологии и науки о материалах. В будущем метод может пролить свет на механизмы ключевых химических реакций и даже радиационного повреждения в биологических системах.
Первый успех HHS в жидкостях
Разработана методика (ультратонкая струя), позволившая впервые применить спектроскопию высоких гармоник для прямого зондирования взаимодействий растворённое вещество-растворитель в жидкостях на аттосекундных масштабах
Аномальное подавление гармоники
В растворе фторбензол-метанол наблюдалось сильное снижение общего выхода гармоник и полное исчезновение одной конкретной гармоники, что указывало на деструктивную интерференцию, вызванную локальным молекулярным окружением
Молекулярное «рукопожатие» как причина
Теоретическое моделирование показало, что электроотрицательный атом фтора формирует специфическую водородную связь с метанолом, создавая более упорядоченную сольватную оболочку, которая действует как барьер для рассеяния электронов
Чувствительность к локальной структуре
Степень подавления гармоники оказалась чрезвычайно чувствительной к точному расположению этого барьера, а значит, метод HHS может нести детальную информацию о тонкой организации молекул в процессе сольватации
Текст сгенерирован с использованием ИИ
