Ученые впервые запечатлели моментальный переход воды в высокореактивное состояние
Исследователи из США впервые сняли на видео процесс трансформации воды в гидроксильный радикал. Ранее этот материал находили в атмосфере экзопланеты.
Исследователи объяснили, что когда высокоэнергетическое излучение попадает на молекулу воды, оно запускает серию сверхбыстрых реакций. Сначала оно «выбивает» электрон, оставляя после себя положительно заряженную молекулу воды. В течение триллионной доли секунды эта молекула воды отдает протон другой молекуле воды. Это приводит к образованию гидроксильного радикала, который может повредить практически любую макромолекулу в организме, включая ДНК, РНК и белки.
Теперь группа под руководством ученых из Аргоннской национальной лаборатории в США использовала рентгеновский лазер Linac Coherent Light Source (LCLS), чтобы впервые наблюдать сверхбыструю реакцию переноса протонов после ионизации воды в жидком виде.
«Все лазерные операции и радиотерапия производят нестабильный комплекс, который может привести к множеству химических реакций в организме человека, - отмечает ученый и руководитель исследования Минг-Фу Лин. - Интересно, что этот комплекс также помогает очищать нашу питьевую воду, убивая микробов. Он также имеет важное значение в ядерной энергетике, где вода ионизируется под воздействием других видов излучения».
Для наблюдения за процессом ученые создали струи жидкой воды толщиной 100 нанометров (примерно в 1000 раз тоньше, чем ширина человеческого волоса) и ионизировали молекулы воды интенсивным лазерным излучением. Затем они исследовали молекулы короткими импульсами высокоэнергетических электронов, чтобы получить снимки процесса ионизации с высоким разрешением. Это позволило им одновременно измерить связи между атомами кислорода и между атомами кислорода и водорода, тем самым зафиксировав этот нестабильный комплекс.
В дальнейшем исследователи планируют увеличить скорость съемки, чтобы можно было измерить процесс переноса протона перед образованием гидроксил-гидрониевых пар. Они также хотят наблюдать за выброшенным электроном в жидкой воде, чтобы лучше понять, как он влияет на процесс.
Источник