Ученые из Гёттингена впервые изобразили молекулярные орбитали в 3D, открыв путь к фемтосекундному видео
Материал подготовлен искусственным интеллектом на основе нескольких источников — ссылки на оригиналы приведены ниже.
Исследователи из Гёттингенского университета впервые получили трёхмерное изображение волновой функции наноразмерной органической молекулы. Прорыв объединяет фотоэлектронную спектроскопию с переработанными алгоритмами, позволяя восстанавливать молекулярные орбитали из минимального объёма данных в лабораторных условиях. Это открывает путь к созданию фемтосекундных видео динамики электронов.
Трёхмерная визуализация волновой функции
Волновая функция — фундаментальная квантово-механическая величина, которую невозможно наблюдать напрямую. Учёные Гёттингенского университета применили фотоэлектронную спектроскопию для измерения импульса электронов, что дало одну половину волновой функции без изменения её состояния. Затем усовершенствованные компьютерные алгоритмы восстановили недостающую половину, позволив получить полное трёхмерное изображение молекулярной орбитали с разрешением меньше расстояния между атомами углерода. Ранее подобная 3D-визуализация требовала длительных измерений на крупных синхротронных установках, что ограничивало её применение.
Путь к сверхбыстрому видео
Команда из Гёттингена предложила два ключевых новшества. Во-первых, переработанный алгоритм, которому требуется гораздо меньше экспериментальных данных для надёжного построения 3D-изображений. Во-вторых, использование лабораторного источника мягкого рентгеновского излучения, генерирующего ультракороткие импульсы. Сочетание этих методов позволяет получать трёхмерные изображения динамических волновых функций и создавать фемтосекундные видеозаписи движения электронов. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Что дальше
Ожидается, что метод позволит напрямую наблюдать образование и разрыв химических связей в реальном времени. Однако остаётся неясным, насколько быстро его удастся адаптировать для исследования сложных биологических систем или промышленных катализаторов.
1 источник
Ученые из Гёттингена впервые изобразили молекулярные орбитали в 3D, открыв путь к фемтосекундному видео
