Ответ после возбуждения двойной связи C = O проанализированГруппе, возглавляемой Аннетт Пицш и Александром Фолиш, впервые удалось точно измерить эти чрезвычайно тонкие поверхности, окружающие небольшую молекулу под названием ацетон (C3H6O).
Для этой работы они использовали метод резонансного неупругого рассеяния рентгеновских лучей (RIXS) в швейцарском источнике света Института Пауля Шеррера (PSI) в Швейцарии. «Мы решили избирательно возбуждать двойную связь между углеродом и атомом кислорода ацетона в колебание и детально проанализировали отклики», — объясняет Аннет Пицш. Благодаря чрезвычайно высокому разрешению данных измерений им удалось отобразить потенциальную поверхность вдоль этой двойной связи C = O.Наблюдаемый отпечаток водородных связей
Во второй части эксперимента они исследовали смесь ацетона и хлороформа. Подобная жидкая смесь называется азеотропной, что означает, что два ингредиента больше не могут быть отделены друг от друга посредством дистилляции. Теперь ученые смогли впервые эмпирически наблюдать, как молекулы ацетона прочно связаны с молекулами хлороформа посредством водородных связей. Они смогли идентифицировать в данных измерений отпечаток водородных связей, которые образуются между группой C = O молекул ацетона и водородными группами молекул хлороформа.
В поисках иголки в стоге сенаВ заключение мы продемонстрировали, как RIXS с субестественной шириной линии с вибрационным разрешением дает прямой экспериментальный доступ к поверхности потенциальной энергии основного состояния вокруг выбранных атомных позиций и фрагментов, недоступный с помощью других методов. Наш подход к локальной поверхности потенциальной энергии основного состояния ( …) похоже на нахождение иголки в стоге сена », — пишет команда в своем материале, опубликованном в периодическом издании Scientific Reports. Эффективность этого подхода сильно выиграет от грядущих синхротронов высокой яркости и лазеров на свободных электронах в сочетании с грядущими приборами RIXS с высоким разрешением.
Таким образом, они предвидят широкое применение этого метода для решения всех термических, коллективных и связанных с примесями проблем химии и материалов в ближайшем будущем.Аннет Пицш работает на синхротронном источнике BESSY II в Берлине, создавая METRIXS — прибор для резонансного неупругого рассеяния рентгеновских лучей, который в будущем сможет достичь значительно более высокого разрешения. Кроме того, эксперимент meV-RIXS сделает возможным рассеяние рентгеновских лучей с высоким разрешением в областях низких энергий.
Александр Фолиш возглавляет Институт методов и приборов для исследования синхротронного излучения HZB и является представителем Виртуального института Гельмгольца динамических путей в многомерных ландшафтах (Виртуальный институт Гельмгольца 419).