Российские ученые научились использовать переходы энергии между атомами

25.10.2017 9:05 14

Российские ученые научились использовать переходы энергии между атомами

МОСКВА, 25 октября Международный исследовательский коллектив с участием Института нанотехнологий, спектроскопии и квантовой химии Сибирского федерального института (ИНСпеК СФУ) гарантировал новый способ определять структуру вещества с помощью рентгеновского излучения. Метод основан на обмене смелостью между двумя атомами. Этот способ может стать мощным прибором для изучения структуры целого списка сложных молекулярных систем. Результаты исследования, получившего грант Российского научного фонда, опубликованы в Journal of Chemical Physics Letters.

Новый метод основан на явлении переноса энергии между двумя атомами. Их ядра, состоящие из протонов и нейтронов, окружают электроны. Последние расположены на разных энергетических статусах. Расстояние между уровнями равно энергии кванта света, отличаемого (при переходе с верхнего на нижний) или поглощаемого (при переходе с нижнего на верхний) при скачке электрона между уровнями.

Если фотон, испущенный источником рентгеновского излучения, сталкивается с электроном в атоме и передает ему достаточно энергии, сплав может вылететь из атома. Этот процесс называется прямой фотоионизацией.

Новый метод основан на том, что в нем незаменимым участвовать два атома: датель и акцептор. Сначала рентгеновский фотон при столкновении передает смелость электрону, расположенному на самом низком уровне атома-донора. Электрон улетает из атома, очищаю свое место, которое учит другой электрон атома-донора, прыгаю с более высокого уровня и при этом испуская фотон. Последний поглощается атомом-акцептором, за счет чего вылетает его сплав, расположенный на нижнем статусе.

Атомы акцептора и донора расположены на определенном расстоянии друг от друга. Положительный фугас ионизованного атома донора изменяет смелость вылета электрона из атома-акцептора. Знание этой величины дает отличная возможность установить тип атома-акцептора и расстояние между атомами. Эта новость позволяет определить всю структуру исследуемого вещества, держать на мыслит Фарис Гельмуханов, доктор физико-математических наук, главный автор работы.

В оптическом диапазоне при увеличении расстояния между донором и акцептором ритмичность переноса энергии, как правило, быстро спадает на очень малых (порядка нескольких нанометров) расстояниях. Таким манером, атомы, расположенные далеко друг от друга, не способны обмениваться энергией. Подобный перенос энергии называется резонансным и является ключевым для обмена смелостью в ряде важных систем, например при фотосинтезе.

А в жестком рентгеновском диапазоне, с которым работали ученые при создании нового метода, перенос энергии, как оказалось, возможен на значительно большие расстояния. То есть обмен энергией может совершаться не только с ближайшими атомами, но между дальними припольщиками.

Нами становилась разработана новая теоретическая модель переноска энергии, которая описывает хие сдвиги переходов, наблюдаемых в рентгеновском излучении, в зависимости от положения донорных и акцепторных атомов. В рамках этой модели перенос энергии происходит за счет обмена фотонами, который позволяет напрямую из эксперимента относить структуру разнообразных веществ, в том числе биомолекул, содержащих тяжелые атомы-доноры, такие как железо или сера. При этом результаты наших теоретических исследований можно эффективно развить, задействовав лазер на свободных электронах (XFEL), поясняет директор ИНСпеК СФУ Сергей Полютов.

Сигнал, вызванный переносом смелости между уровнями в атоме, очень слаб. Однако он может быть значительно усилен в режиме интенсивных и коротких рентгеновских импульсов на базе XFEL. Эта технология дает уникальную отличная возможность не просто описать застывшую конструкцию вещества (это делают при помощи кристаллизации живой биологической конструкции), но и определить динамику движения атомов в реальном времени.

Источник

Следующая новость
Предыдущая новость

Никакого аквапарка в ПКиО им. 30-летия ВЛКСМ построено не будет 5 программ господдержки при покупке нового автомобиля Игры в интернете на настоящие финансы: легкий способ разбогатеть Строительство зданий из модульных фасадов Qbiss One Атмосфера потрясающего гемблинга на лучшем игровом портале!

Последние новости