Фемтохимия — это область физической химии , которая изучает химические реакции в чрезвычайно коротких временных масштабах (приблизительно 10–15 секунд или одна фемтосекунда , отсюда и название) с целью изучения самого действия атомов внутри молекул (реагентов), перестраивающихся с образованием новых молекул ( продукты). В выпуске журнала Science за 1988 год Ахмед Хасан Зеваил впервые опубликовал статью, в которой использовал этот термин, в которой говорилось: «Фемтохимия в реальном времени, то есть химия в фемтосекундной шкале времени…» . [1] Позже, в 1999 году, Зеваил получил Нобелевскую премию по химии за свою новаторскую работу в этой области, показавшую, что можно увидеть, как атомы в молекуле движутся во время химической реакции с помощью вспышек лазерного света . [2]
Применение фемтохимии в биологических исследованиях также помогло выяснить конформационную динамику структур РНК «стебель-петля» . [3] [4]
Во многих публикациях обсуждалась возможность управления химическими реакциями с помощью этого метода, [ нужны разъяснения ] , но это остается спорным. [5] Стадии некоторых реакций происходят в фемтосекундном масштабе времени, а иногда и в аттосекундном масштабе времени, [6] и иногда образуют промежуточные продукты . Эти промежуточные продукты реакции не всегда можно определить, наблюдая за начальными и конечными продуктами.
Самый простой подход и до сих пор один из наиболее распространенных методов известен как спектроскопия накачки-зонда . В этом методе для исследования процессов, происходящих во время химической реакции, используются два или более оптических импульсов с переменной задержкой между ними. Первый импульс (насос) инициирует реакцию, разрывая связь или возбуждая один из реагентов. Второй импульс (зонд) затем используется для проверки хода реакции через определенный период времени после ее начала. По мере развития реакции реакция реагирующей системы на зондирующий импульс будет меняться. Постоянно сканируя временную задержку между импульсами насоса и зонда и наблюдая за реакцией, сотрудники могут реконструировать ход реакции как функцию времени.
Фемтохимия использовалась, чтобы показать разрешенные во времени электронные стадии диссоциации брома . [7] При диссоциации лазерным импульсом с длиной волны 400 нм электроны полностью локализуются на отдельных атомах через 140 фс, а атомы Br разделяются на 6,0 Å через 160 фс.
Эндрю М. Вайнер (2009). Сверхбыстрая оптика. Уайли. ISBN 978-0-471-41539-8.