科學(xué)家首次用激光成功拍攝9飛秒內(nèi)分子分解過程

　　據(jù)美國科學(xué)促進(jìn)會網(wǎng)站近日報(bào)道，美國堪薩斯州立大學(xué)和西班牙巴塞羅那科學(xué)技術(shù)研究所(BIST)科學(xué)家組成的國際研究團(tuán)隊(duì)，首次用激光成功拍攝出含4個(gè)原子的分子在9飛秒內(nèi)化學(xué)反應(yīng)動態(tài)過程。這一發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的最新研究將為科學(xué)家提供有力工具，以觀察化學(xué)、生物學(xué)和物理學(xué)等領(lǐng)域不同類型的反應(yīng)過程和分子變化。

　　飛秒只有一千萬億分之一秒，許多化學(xué)反應(yīng)都發(fā)生在飛秒的瞬間，此前沒有辦法測量出飛秒過程中的分子變化。而用激光記錄飛秒內(nèi)分子變化，最早由堪薩斯州立大學(xué)物理學(xué)家林綺東(音譯)和同事提出，并在2012年首次用激光拍攝出含兩個(gè)原子的氧分子動態(tài)分解過程。而拍攝更大的分子需要用到更強(qiáng)的激光，經(jīng)過近5年的漫長研究，林綺東團(tuán)隊(duì)終于與BIST光學(xué)研究所延斯·比格爾特團(tuán)隊(duì)攜手攻克了這一挑戰(zhàn)，拍攝出含4個(gè)原子的乙炔分子(兩個(gè)碳原子和兩個(gè)氫原子)化學(xué)鍵斷裂過程。

　　該國際團(tuán)隊(duì)通過一種中紅外激光誘導(dǎo)電子衍射(LIED)的技術(shù)，利用分子內(nèi)部自有的電子為分子拍照，獲得了乙炔內(nèi)化學(xué)鍵斷開過程的連拍圖片。他們向乙炔分子施加一束強(qiáng)激光，激活分子內(nèi)一個(gè)電子離開，啟動乙炔分子發(fā)生分解反應(yīng)，最后為這一發(fā)生在9飛秒內(nèi)的分子變化連續(xù)拍攝出多張圖片。“這是首次實(shí)時(shí)觀察到9飛秒內(nèi)的分子分解過程。”

　　研究團(tuán)隊(duì)還通過所獲得的連拍照片，精確測算出乙炔分子內(nèi)新化學(xué)鍵的長短。林綺東解釋道，乙炔分子內(nèi)有4個(gè)原子，分子結(jié)構(gòu)內(nèi)含多個(gè)化學(xué)鍵，借助飛秒激光工具，研究人員能測出化學(xué)鍵的斷裂位置和先后順序，從而更好地理解和控制化學(xué)反應(yīng)過程。