Изучение реакции с остановкой движения

Японские и Израильские учёные разработали метод, позволяющий де-тально отследить изменения, происходящие в молекуле в ходе чрезвычайно быстрой реакции цис-транс изомеризации.Исследователи использовали ультра-быструю Рамановскую спектроскопию для наблюдения за превращением хорошо изученного цис-стильбена в его транс-изомер. Эта инициируемая светом реакция происходит менее чем за пикосекунду, одну миллионную миллионной доли секунды. Ранее превращение объяснялось результатом простого обращения вокруг центральной двойной связи молекулы.

Тахей Тахара из института физических и химических исследований (RIKEN) в Саитаме, Япония, который возглавляет исследовательскую группу, сообщил, что исследование существенно отличается от предыдущих работ, поскольку в тех наблюдалось лишь исчезновение реагента и появление продукта без детального рассмотрения самого перехода изомера из цис в транс. Согласно Тахаре, их исследование запечатлело ход реакции более аккуратно и полно.

Произведя ультра-короткие, фемтосекундные лазерные импульсы по молекуле, исследователи сначала инициировали реакцию, а затем получили серию снимков её состояния. Последовательно расположенные снимки реакции показали, как происходят колебания в молекуле в течении времени, обращая внимание на то, что фенильное кольцо и атом водорода вращаются (twist) для уменьшения энергии перехода молекулы в новую конформацию.

Несмотря на то, что для изучения светоинициируемых реакций ультра-короткие лазерные импульсы проводились и ранее, новизна метода Тахары заключается в том, что он уточнил времена импульсов для получения информации об изменениях в молекуле в “большем масштабе” и при более низкочастотных вибрационных колебаниях по ходу реакции. Такие низкочастотные вибрации важны в реакциях полиатомных молекул, сообщил Ричард Матиес, эксперт по лазерной спектроскопии из университета Калифорнии, Беркли. Матиес полагает, что работа Тахары гласит о возрождении применения Рамановской спектроскопии для изучения реакций сложных молекул. “Это действительно хороший пример того, что должно происходить для глубокого продвижения в изучении динамики химической реакции,”-сказал он.

Тахара заметил, что метод может использоваться для подтверждения теоретических расчётов в реакциях больших молекул. “Вы можете показать как молекула изменяется в ходе реакции используя компьютерную графику, но это не наука,”-сообщил он.-”Это же является примером начальной отправной точки, которую, мы надеемся, будут использовать всё больше и больше людей.”
Матиес добавил, что метод подходящ не только для светоиндуцируемых реакций. “Химики вычисляют, как использовать оптически промежуточные инициаторы для запуска широкого ряда реакций, так что приложение потенциально и очень обширно.”

Автор: Hayley Birch
Источник:Reactions studied by stop motion