Международная команда физиков, в которую входит и ученый из МФТИ, разработала метод отслеживания перемещений электронов в отдельно взятой молекуле и показала, что этими перемещениями можно управлять, непосредственно влияя на химические и биологические процессы. Статья об исследованиях опубликована в журнале Science.
Ранее возможность таких наблюдений за электронами была доказана теоретически, сейчас же впервые удалось проследить движение с временным разрешением 100 аттосекунд (аттофизика занимается процессами, протекающими именно в столь короткие промежутки времени, это 10-18, то есть миллиардные доли миллиардных долей секунды).
Ученые наблюдали миграцию электронов вдоль линейной молекулы йодацетилена (HCCI), которая представляет собой вытянутую цепочку из четырех атомов: водорода, двух атомов углерода и атома йода. Ученые воздействовали на молекулу мощным и очень коротким лазерным импульсом, в итоге конфигурация ее электронной оболочки менялась. В ней возникала так называемая дырка, то есть незанятое место, которое начинало перемещаться от одного конца молекулы к другому, время этого движения составляет примерно 100 аттосекунд.
Российский участник исследовательской команды Олег Толстихин из МФТИ пояснил, что речь не идет о перемещении в буквальном смысле слова. «В результате туннельной ионизации в сильном лазерном поле возникает суперпозиция двух квантовых состояний дырки: подобно коту Шредингера, который одновременно и жив, и мертв, в этой суперпозиции дырка одновременно может быть найдена на разных концах молекулы. Вероятности найти дырку на том каждом из концов осциллируют со временем, что и создает эффект миграции дырки вдоль молекулы», — пояснил он.
Кроме того, с помощью ученые продемонстрировали возможность влияния на динамику перестройки в электронной оболочке молекулы лазерным полем поляризацию. Ученые полагают, что именно это может позволить управлять исходом химических реакций. «Если у вас какая-то смесь, где химические реакции могут закончиться разными исходами, вы сможете, выбирая нужную форму импульса, выбирать нужный для вас исход», — сказал Толстихин.
