stringtranslate.com

Фемтохимия

Методы зондирования с помощью насоса

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 акта перестройки атомов внутри молекул (реагентов) для образования новых молекул (продуктов). В выпуске журнала Science за 1988 год Ахмед Хассан Зевайл опубликовал статью, в которой впервые использовал этот термин, заявив: «Фемтохимия в реальном времени, то есть химия в фемтосекундном масштабе времени...». [1] Позднее в 1999 году Зевайл получил Нобелевскую премию по химии за свою пионерскую 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 типа « стебель-петля» . [3] [4]

Во многих публикациях обсуждалась возможность управления химическими реакциями этим методом, [ необходимо разъяснение ], но это остается спорным. [5] Этапы 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 могут быть выведены из наблюдения начальных и конечных продуктов.

Спектроскопия с зондированием и накачкой

Самый простой подход и по-прежнему один из самых распространенных методов известен как спектроскопия накачки-зонда . В этом методе два или более оптических импульса с переменной временной задержкой между ними используются для исследования процессов, происходящих во время химической реакции. Первый импульс (накачка) инициирует реакцию, разрывая связь или возбуждая один из реагентов. Второй импульс (зонд) затем используется для опроса хода реакции через определенный период времени после инициирования. По мере развития реакции реакция реагирующей системы на зондирующий импульс будет меняться. Постоянно сканируя временную задержку между импульсами накачки и зондирования и наблюдая за ответом, рабочие могут реконструировать ход реакции как функцию времени.

Примеры

Диссоциация брома

Фемтохимия использовалась для демонстрации разрешенных во времени электронных стадий диссоциации брома . [7] При диссоциации с помощью лазерного импульса длиной 400 нм электроны полностью локализуются на отдельных атомах через 140 фс, при этом атомы Br разделяются на 6,0 Å через 160 фс.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Zewail, AH (1988-12-23). ​​"Лазерная фемтохимия". Science . 242 (4886): 1645–1653. Bibcode :1988Sci...242.1645Z. doi :10.1126/science.242.4886.1645. ISSN  0036-8075. PMID  17730575. S2CID  220103588.
  2. ↑ Нобелевская премия по химии 1999 года, статья на nobelprize.org
  3. ^ Кадаккужа, Б. М.; Чжао, Л.; Ся, Т. (2009). «Конформационное распределение и сверхбыстрая динамика оснований лидзима». Биохимия . 48 (22): 3807–3809. doi :10.1021/bi900256q. PMID  19301929.
  4. ^ Лу, Цзя; Кадаккужа, Бина М.; Чжао, Лян; и др. (2011). «Динамический ансамблевый взгляд на конформационный ландшафт РНК TAR ВИЧ-1 и аллостерическое распознавание». Биохимия . 50 (22): 5042–5057. дои : 10.1021/bi200495d. ПМИД  21553929.
  5. ^ «Фемтохимия: прошлое, настоящее и будущее». AH Zewail, Pure Appl. Chem. , Vol. 72, No. 12, pp. 2219–2231, 2000.
  6. ^ Kling, Matthias F.; Vrakking, Marc JJ (1 мая 2008 г.). "Attosecond Electron Dynamics". Annual Review of Physical Chemistry . 59 (1): 463–492. Bibcode : 2008ARPC...59..463K. doi : 10.1146/annurev.physchem.59.032607.093532. PMID  18031218.
  7. ^ Ли, Вэнь и др. (23 ноября 2010 г.). «Визуализация перестройки электронов в пространстве и времени при переходе от молекулы к атомам». PNAS . 107 (47): 20219–20222. Bibcode :2010PNAS..10720219L. doi : 10.1073/pnas.1014723107 . PMC 2996685 . PMID  21059945. 

Дальнейшее чтение

Эндрю М. Вайнер (2009). Ultrafast Optics. Wiley. ISBN 978-0-471-41539-8.

Внешние ссылки