Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Методы насос-зонд

Фемтохимия - это область физической химии, которая изучает химические реакции в чрезвычайно коротких временных масштабах (примерно 10-15 секунд или одна фемтосекунда , отсюда и название) с целью изучения самого действия атомов внутри молекул (реагентов), перестраивающихся с образованием новых молекул ( товары). В 1988 выпуске журнала Science , Ахмед Хассан Зевайл опубликовал статью , используя этот термин впервые, с указанием « в режиме реального времени фемтохимии, то есть, химия на фемтосекундный масштаб времени ...». [1] Позже в 1999 году Зеваил получил Нобелевскую премию по химии.за его 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 [ требуется разъяснение ], но это остается спорным. [5] Шаги в некоторых реакциях происходят в фемтосекундной шкале времени, а иногда и в аттосекундной шкале времени, [6] и иногда образуют промежуточные продукты . Эти промежуточные продукты реакции не всегда можно вывести, наблюдая за начальным и конечным продуктами.

Спектроскопия накачки-зонда [ править ]

Самый простой и до сих пор один из наиболее распространенных методов известен как спектроскопия накачки-зондирования . 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 (насос) инициирует реакцию, разрывая связь или возбуждая один из реагентов. Затем второй импульс (зонд) используется для опроса 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 накачки и зонда и наблюдая за реакцией, рабочие могут реконструировать ход реакции как функцию времени.

Примеры [ править ]

Диссоциация брома

Фемтохимия была использована для демонстрации электронных стадий диссоциации брома с временным разрешением . [7] При диссоциации под действием лазерного импульса 400 нм электроны полностью локализуются на отдельных атомах через 140 фс, а атомы Br разделяются на 6,0 Å через 160 фс.

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Зевайл, AH (1988-12-23). «Лазерная фемтохимия». Наука . 242 (4886): 1645–1653. DOI : 10.1126 / science.242.4886.1645 . ISSN  0036-8075 . PMID  17730575 . S2CID  220103588 .
  2. ^ 1999 Нобелевская премия по химии , статьи по nobelprize.org
  3. ^ Kadakkuzha, ВМ; Zhao, L .; Ся, Т. (2009). «Конформационное распределение и сверхбыстрая базовая динамика свинца». Биохимия . 48 (22): 3807–3809. DOI : 10.1021 / bi900256q . PMID 19301929 . 
  4. ^ Лу, Цзя; Kadakkuzha, Beena M .; Чжао, Лян; и другие. (2011). "Динамическое ансамблевое представление конформационного ландшафта РНК ВИЧ-1 TAR и аллостерического распознавания". Биохимия . 50 (22): 5042–5057. DOI : 10.1021 / bi200495d . PMID 21553929 . 
  5. ^ «Фемтохимия: прошлое, настоящее и будущее» . А. Х. Зевайл, Pure Appl. Chem. , Vol. 72, No. 12, pp. 2219–2231, 2000.
  6. ^ Клинг, Маттиас Ф .; Враккинг, Марк Дж. Дж. (1 мая 2008 г.). «Аттосекундная электронная динамика». Ежегодный обзор физической химии . 59 (1): 463–492. Bibcode : 2008ARPC ... 59..463K . DOI : 10.1146 / annurev.physchem.59.032607.093532 . PMID 18031218 . 
  7. ^ Ли, Вэнь; и другие. (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 [ править ]

Эндрю М. Вайнер (2009). Сверхбыстрая оптика . Вайли. ISBN 978-0-471-41539-8.

  • Фемтохимия: сверхбыстрая динамика химической связи , Ахмед Зевайл, World Scientific, 1994.

Внешние ссылки [ править ]

  • Управление и зондирование атомов и молекул с помощью сверхбыстрых лазерных импульсов , кандидатская диссертация