Аналогичные методы использовались той же командой, чтобы раскрыть захватывающее новое нарушение симметрии взаимодействия молекул воды с клетками C60, опубликованное в прошлом месяце в Physical Chemistry Chemical Physics.Использование фуллеренов, таких как C60, для улавливания более мелких молекул с использованием передовых методов молекулярной хирургии, было пионером за последнее десятилетие.
Необходима сложная серия химических реакций, чтобы открыть отверстие в клетке C60, которое позволяет ввести меньшую молекулу при высоком давлении, чтобы сформировать герметичную структуру, напоминающую погремушку ребенка. Полученный комплекс обеспечивает «нанолабораторную» среду, идеально подходящую для исследования захваченной молекулы с помощью спектроскопических методов.
Воздействуя на образцы непрерывным пучком нейтронов, можно точно определить уровни энергии молекулярного комплекса. Использование нейтронов идеально подходит для экспериментов такого рода из-за их фундаментального магнитного спина, который позволяет им управлять более широким диапазоном переходов, чем это было бы возможно с фотонами.
Эксперименты по рассеянию нейтронов, проведенные на смеси орто- и параводорода, показали, что ряд запрещенных переходов из основного пара-H2 состояния систематически отсутствует в полученных спектрах. Это подтвердило существование правила молекулярного отбора, открытие, которое противоречит широко распространенному мнению о том, что такие молекулярные соединения не подлежат никаким правилам отбора.
Профессор Марк Джонсон, который участвовал в экспериментальной работе, проводимой в ILL, сказал: «Это фантастический пример международного сотрудничества по изучению уникального образца, который существует только в десятках миллиграммов во всем мире. Японцы первыми узнали, как открыть C60, и сотрудничество с исследователями из Нью-Йорка дало лучшее понимание этих квантовых систем. Крошечные количества образца подверглись воздействию наивысшего в мире потока нейтронов в ILL в экспериментах, которые были невозможны несколько лет назад ».Он добавил: «Эксперименты предоставляют способ изолировать водород в том, что фактически является сферической средой, симметрия которой значительно упрощает теоретические расчеты.
Такие четко определенные системы, которых не существовало до сих пор, представляют собой отличную испытательную площадку для квантовых исследований. теория ".Подобные эксперименты, проведенные с формами H2O, известными как орто- и пара-вода, также выявили ранее не обнаруженное расщепление основного состояния орто-H2O, указывая на нарушение симметрии взаимодействия, которое возникает, когда молекулы изолированы в клетках C60.
Ответственность за наблюдаемое нарушение симметрии — это ограничение молекул или набор взаимодействий на более длинных дистанциях — это тема, представляющая значительный интерес и заслуживающая дальнейшего исследования.