​Ученые из России, Китая и Германии смогли предсказать новое физическое явление — диссоциацию молекул при ионизации с помощью жесткого рентгеновского излучения. Статья опубликована в журнале Physical Review A.

В физике очень часто можно увидеть проявление эффекта отдачи. Самая простая его аналогия — откат пушки при выстреле. Этот эффект является следствием фундаментального закона сохранения импульса. Он проявляется в виде эффекта Комптона (рассеяния фотонов на электронах), эффекта Мессбауэра (поглощении гамма-кванта ядром атома без сообщения ему скорости) и используется при лазерном охлаждении атомов и молекул.

Ученые из Сибирского федерального университета и Института физики КНЦ СО РАН совместно с зарубежными коллегами в новой работе исследовали эффект отдачи, который наблюдается вследствие вылета из молекулы электрона под действием рентгеновского излучения. При умеренных энергиях фотонов эффект отдачи объясняется обменом импульса между атомом и вылетевшим из него электроном. В зависимости от направления, в котором вылетает электрон, передача его импульса атому приводит к возбуждению в молекуле колебаний и вращений. Оба этих эффекта ученым удалось наблюдать экспериментально с использованием синхротронного излучения.

Проведенные учеными квантовые расчеты показали, что при увеличении энергии кванта рентгеновского излучения достигаются колебательно-вращательные состояния, энергия которых практически равна энергии диссоциации — распада молекулы на ионы. При увеличении этого показателя химическая связь разрывается и молекула разрушается. Ученые показали, что при воздействии жесткого рентгеновского излучения с энергией более 5 кэВ подобный разрыв связи можно наблюдать для молекулы водорода.

Выяснилось также, что в области жесткого рентгеновского излучения импульс фотона становится сравнимым с импульсом фотоэлектрона. Это означает, что для описания физики этого явления нужно учесть даже импульс фотона, применяя релятивистские законы. Более того, вращательные и поступательные степени свободы становятся сильно перепутанными, из-за чего для их описания нельзя использовать стандартную теорию возмущений.

Согласно анализу, уже проведенному в работе, исследованный эффект может быть экспериментально проверен для целого ряда молекул в кластерах инертных газов и молекул, адсорбированных на поверхности. Результаты работы найдут применение для планирования экспериментов, например, на будущем синхротроне «СКИФ» в Новосибирске и для изучения процессов, происходящих в верхних слоях атмосферы, где интенсивность жесткого рентгеновского излучения достаточно высока.

Никита Шевцев

Источники

"Рентгеновские ножницы" оказались способны селективно разрезать молекулы
Новости@Rambler.ru, 12/02/2020
"Рентгеновские ножницы" оказались способны селективно разрезать молекулы
Индикатор (indicator.ru), 12/02/2020
"Рентгеновские ножницы" оказались способны селективно разрезать молекулы
Seldon.News (news.myseldon.com), 12/02/2020
"Рентгеновские ножницы" оказались способны селективно разрезать молекулы
Wi-fi.ru, 12/02/2020
Рентгеновские ножницы
Академгородок (academcity.org), 13/02/2020
"Рентгеновские ножницы" оказались способны селективно разрезать молекулы
Nanonewsnet.ru, 13/02/2020
Рентгеновские ножницы
Seldon.News (news.myseldon.com), 13/02/2020
Ученые СФУ предложили "рентгеновские ножницы", способные селективно разрезать молекулы
Научно-инновационный портал СФУ (research.sfu-kras.ru), 14/02/2020
Ученые СФУ предложили "рентгеновские ножницы", способные селективно разрезать молекулы
Сибирский федеральный университет (sfu-kras.ru), 14/02/2020
Красноярские ученые используют "рентгеновские ножницы" для молекул
TV BRICS (tvbrics.com), 17/02/2020
Красноярские ученые используют "рентгеновские ножницы" для молекул
Seldon.News (news.myseldon.com), 17/02/2020

Похожие новости

  • 14/06/2018

    Наночастицы нитрида титана повысят производительность оптоволоконных линий связи

    Ученые Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) совместно с коллегами из Сибирского федерального университета, Сибирского государственного университета науки и технологий им.
    1398
  • 06/12/2019

    Физики рассказали, как наночастицы повысят эффективность лазеров будущего

    ​Группа российских, шведских и американских ученых доказала необходимость оперировать точными количественными данными при изучении коллективных эффектов в массивах диэлектрических наночастиц. Выяснилось, что качество резонанса, возникающего в массивах с известным количеством частиц (даже в крупных массивах порядка 100×100 единиц), может быть существенно ниже, чем предсказывали расчеты на основе модели бесконечной нанорешетки.
    437
  • 07/08/2019

    Сибирские ученые: свойства наножидкостей зависят от концентрации и состава наночастиц

    ​Группа исследователей из Сибирского федерального университета, Института теплофизики им С. С. Кутателадзе СО РАН и Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета проанализировала характеристики 60 наножидкостей и установила, что с уменьшением размера наночастиц увеличивается вероятность того, что жидкость станет неньютоновской.
    649
  • 29/04/2019

    Сибирские учёные участвуют в российских космических проектах

    Научные институты со ран работают в проектах «миллиметрон» и «федерация», наращивают группировку глонасс и не возражают против сотрудничества с частными космическими корпорациями. Первая в России негосударственная космическая компания появилась в Красноярске.
    542
  • 01/11/2017

    Сибирские ученые изучили новый тип нанопластин для применения в медицине

    ​Ученые из Института физики имени Л. В. Киренского Красноярского федерального исследовательского центра Сибирского отделения РАН совместно с коллегами из Сибирского федерального университета впервые изучили магнитные свойства, структуру и состав новых наночастиц семейства халькогенидов (элементов 16-й группы периодической системы, к которым относятся кислород, сера, селен, теллур, полоний и ливерморий).
    1693
  • 23/01/2019

    Новосибирские физики смоделировали атмосферу экзопланет

    ​Сотрудники Института лазерной физики СО РАН в лабораторных условиях моделируют плазменный ветер, аналогичный тому, что испускают объекты в сотнях световых лет от Земли. Эти исследования имеют большое значение для изучения состава и динамики верхней атмосферы разных классов экзопланет, в том числе потенциально пригодных для жизни.
    995
  • 12/12/2019

    Учёные предложили люминофор для качественной имитации солнечного света

     Группа учёных, в состав которой вошли специалисты из Китая, России, США и Тайваня, создала люминофор на основе оксида европия, возбуждаемый синим светом и излучающий красный свет. Предполагается, что эти люминофоры помогут усовершенствовать и удешевить технологию производства белых светодиодов, излучающих оптимальный для человеческого глаза «дневной» свет (WLED).
    360
  • 18/02/2020

    Красноярские ученые предложили более технологичный и дешевый метод создания долговечных батарей

    ​Красноярские учёные предложили применять в создании источника излучения для ядерных батареек химический способ, основанный на реакции восстановления ионов никеля. При этом исследователи заменили традиционные кремниевые подложки обыкновенной алюминиевой фольгой.
    389
  • 13/08/2019

    Сибирские ученые научились находить и устранять деформации в промышленной керамике

    ​Коллектив ученых из Красноярска и Новосибирска разработал метод для определения остаточных деформаций в керамике из титаната бария. Это позволит сохранить её свойства и контролировать качество изделий, производимых из этого материала.
    535
  • 15/12/2017

    Химики создали новый класс люминофоров для электронной промышленности

    ​Международный коллектив химиков из Китая, России и Японии синтезировал новое кристаллическое вещество на основе оксидов редкоземельных металлов, а также описал его структуру и свойства. Расшифровка рентгенограммы нового соединение установила, что он относится к новому, ранее неизвестному классу.
    1403