Ученые заглянули в мир атомов и молекул с помощью лазера

Исследователи использовали мощный лазер, чтобы вдохнуть новую жизнь в старую технологию для изучения структур на атомном уровне.

Межуниверситетская научная группа использовала мощный лазер, базируемый в Санта-Барбаре, чтобы усовершенствовать один из инструментов, используемый для исследования мира на атомном уровне.

Исследователи применили спектрометр электронного парамагнитного резонанса для исследования электронного спина свободных радикалов и атомов азота, заключенных внутри алмаза.

Усовершенствование отбросит завесу, накрывающую молекулярный мир, позволив ученым анализировать крошечные молекулы с высоким разрешением.

Группа, включающая исследователей из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, университета Южной Калифорнии и университета штата Флорида опубликовала результаты в издании Nature.

«Мы разработали первый безэлектронный лазерный спектрометр электронного парамагнитного резонанса», сказал доцент химии Сусуму Такахаши. „Эта ультравысокочастотная, высокомощная система электронного парамагнитного резонанса позволяет нам, к примеру, снять биологические молекулы в движении“.

С использованием мощного лазера ученые сумели существенно усилить спектроскопию электронного парамагнитного резонанса, которая использует электромагнитную радиацию и магнитные поля для стимуляции электронов. Эти электроны испускают электромагнитное излучение, которое детально демонстрирует структуру целевых молекул.

Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса существует многие десятилетия. Ее ограничивающий фактор — источник электромагнитного излучения, используемый для стимуляции электронов — становится более мощным в высоких магнитных полях и частотах, и целевые электроны стимулируются импульсами энергии в противоположность непрерывным волнам.

До сих пор ученые использовали импульсы спектроскопии электронного парамагнитного резонанса с несколькими десятками гигагерц электромагнитного излучения. С помощью безэлектронного лазера, испускающего пульсирующий луч электромагнитного излучения, ученые сумели использовать 240-гигагерцовое электромагнитное излучение, чтобы привести спектрометр электронного парамагнитного резонанса в действие.

„О каждом электроне можно думать как о крошечном магните, который воспринимает магнитные поля, вызванные соседними атомами“, сказал профессор физики Марк Шервин. „С помощью лазерного электронного парамагнитного резонанса мы разрушили узкое электромагнитное место, с которым столкнулся электронный парамагнитный резонанс, позволив электронам сообщить о более быстром передвижении на более длинные дистанции, чем когда бы то ни было. Мы с нетерпением ждем научного прорыва, который заложит основы для открытий, таких как новые лекарства и более эффективные пластиковые солнечные батареи“.

20.09.2012