Физики из Технологического университета Граца в Австрии во главе с профессором Маркусом Кохом впервые в истории науки проследили в реальном времени, как отдельные атомы магния соединяются в кластер. Работа опубликована в журнале Communications Chemistry (ComChemistry).
До недавнего времени наблюдать за начальным этапом этого процесса было почти невозможно. Атомы мгновенно соединяются, и их первоначальная конфигурация ускользает от приборов. Чтобы преодолеть эту трудность, ученые обратились к каплям сверхтекучего гелия. Они охладили атомы до 0,4 Кельвина, что всего на 0,4 градуса выше абсолютного нуля (−273 °C). Затем атомы удерживали на микроскопическом расстоянии друг от друга, создавая своего рода “нано-холодильник”. В этом “холодильнике” атомы не взаимодействуют до тех пор, пока не получают внешний сигнал.
Такой сигнал — лазерный импульс — инициировал процесс формирования кластера. Затем второй лазер и методы фемтосекундной фотоэлектронной и фотоионной спектроскопии позволили зафиксировать, как атомы объединяются и как между ними перераспределяется энергия.
Одним из ключевых открытий стало наблюдение так называемого energy pooling — когда несколько атомов при соединении передают свою энергию одному “избранному” атому, переводя его в высокоэнергетическое состояние. Этот феномен ранее теоретически предполагался, но впервые зафиксирован с временным разрешением в фемтосекундах (одна квадриллионная доля секунды).
“Мы надеемся, что эта методика изоляции атомов с помощью гелия подойдет и для других химических элементов”, — отметил Маркус Кох.
По его словам, открытие может найти применение не только в фундаментальной науке, но и, например, в солнечной энергетике, где важны процессы эффективной передачи энергии.
Ранее ученые обнаружили ранее неизвестный науке ген.