科技日報北京10月24日電 (記者聶翠蓉)據美國科學促進會網站近日報道,美國堪薩斯州立大學和西班牙巴塞羅那科學技術研究所(BIST)科學家組成的國際研究團隊,首次用激光成功拍攝出含4個原子的分子在9飛秒內化學反應動態過程。這一發表在《科學》雜志上的最新研究將為科學家提供有力工具,以觀察化學、生物學和物理學等領域不同類型的反應過程和分子變化。

    飛秒只有一千萬億分之一秒,許多化學反應都發生在飛秒的瞬間,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分子變化,最早由堪薩斯州立大學物理學家林綺東(音譯)和同事提出,并在2012年首次用激光拍攝出含兩個原子的氧分子動態分解過程。而拍攝更大的分子需要用到更強的激光,經過近5年的漫長研究,林綺東團隊終于與BIST光學研究所延斯?比格爾特團隊攜手攻克了這一挑戰,拍攝出含4個原子的乙炔分子(兩個碳原子和兩個氫原子)化學鍵斷裂過程。

    該國際團隊通過一種中紅外激光誘導電子衍射(LIED)的技術,利用分子內部自有的電子為分子拍照,獲得了乙炔內化學鍵斷開過程的連拍圖片。他們向乙炔分子施加一束強激光,激活分子內一個電子離開,啟動乙炔分子發生分解反應,最后為這一發生在9飛秒內的分子變化連續拍攝出多張圖片。“這是首次實時觀察到9飛秒內的分子分解過程。”

    研究團隊還通過所獲得的連拍照片,精確測算出乙炔分子內新化學鍵的長短。林綺東解釋道,乙炔分子內有4個原子,分子結構內含多個化學鍵,借助飛秒激光工具,研究人員能測出化學鍵的斷裂位置和先后順序,從而更好地理解和控制化學反應過程。