Открытие физиков 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 поможет изучать слабые связи между молекулами
Физики Санкт-Петербургского университета смогли зафиксировать излучение при возбуждении слабосвязанных комплексов молекул галогенов с атомами инертных газов и впервые доказать, что оно принадлежит самим комплексам.
Рисунок (graphical abstract) из?статьи, в?которой описаны эти результаты, по?решению редакторов журнала Chemical Physics Letters размещен на?обложке научного издания.
?
Вода, лед и?водяной пар, как известно, состоят из?одних и?тех?же молекул?— H2O, но?все-таки эти вещества заметно отличаются друг от?друга. Их?отличие во?многом обусловлено тем, что между молекулами есть некая связь, которая притягивает их?друг к?другу. Если взаимодействие сильное, то?происходит химическая реакция, как, к?примеру, два атома водорода и?атом кислорода образуют молекулу воды. Если?же взаимодействие слабое, как между молекулами воды, то?от?него зависит вид агрегатного состояния вещества?— жидкое, газообразное, твердое.
В?центре внимания исследовательской группы 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 под руководством профессора Анатолия Правилова находится один из?видов слабых межмолекулярных связей?— ван-дер-ваальсовы (ВДВ) силы. Ученые исследуют простейшие ВДВ-комплексы, состоящие из?атомов инертных газов (гелия, неона, аргона и?криптона) и?молекул йода. Главным образом исследователей интересует, как зависит сила связи в?комплексах и?их?распад от?поляризуемости инертных газов; ведь чтобы изучить сложные молекулярные системы, нужно сначала разобраться, как устроены самые простые.
Получить ВДВ-комплексы можно только при сверхнизких температурах?— для этого физики 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 используют экспериментальную установку, созданную ими в?2015?году. В?ней газовую смесь из?молекул йода и?инертных газов ?выпускают? в?вакуум, чтобы получить сверхзвуковой молекулярный пучок. В?этих пучках атомы и?молекулы охлаждаются до?низких, около 1?К (-272 ?С), температур, в?результате чего образуются ВДВ-комплексы в?невозбужденных состояниях. Они с?помощью лазеров переводятся в?возбужденное, так называемое ионно-парное, состояние. Далее этот возбужденный комплекс эволюционирует: разваливается на?атом инертного газа и?молекулу йода в?этом состоянии (адиабатический распад), переходит в?другие возбужденные состояния (неадиабатический распад), которые тоже разваливаются. Анализируя продукты распада комплексов, можно изучать процессы их?эволюции.
?
Исследователям 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 удалось зафиксировать излучение ВДВ-комплексов. Оказалось, что оно очень похоже на?излучение свободных молекул йода, но?есть и?отличия. ?Мы?знаем, что молекула йода в?заселяемом нами ионно-парном состоянии излучает в?течение 26?наносекунд?— это время ее?жизни, можно сказать, паспортные данные, по?которым ученые понимают, что видят именно йод в?данном возбужденном состоянии,?— объяснил кандидат физико-математических наук, доцент 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 Сергей Лукашов. —?Мы?же смогли зафиксировать излучение при заселении комплекса NeI2, которое длилось восемь наносекунд в?случаях, когда адиабатический распад комплекса невозможен, и?примерно одну наносекунду, когда он?возможен. Это прямое доказательство наличия люминесценции ВДВ-комплекса NeI2?.
Руководитель исследовательской группы Анатолий Правилов отметил, что полученные результаты имеют большое значение для теоретической физики, ведь их?можно использовать для исследования динамики внутренних превращений в?подобных комплексах. ?Их?необходимо изучать, потому что они самые простые. Если мы?разберемся с?ними, то, в?конце концов, сможем исследовать и?описывать более сложные структуры, к?примеру комплексы биомолекул,?— сказал Анатолий Правилов. —?Кроме того, процессы, связанные с?ВДВ-комплексами, имеют место в?атмосфере Земли или, скажем, в?межзвездном пространстве, где химические реакции проходят в?совершенно других условиях?— при низких температурах и?в?условиях интенсивного ультрафиолетового излучения?.