تصوير جزيئات في أثناء الحركة

تمكن فريق من الباحثين من تسجيل 'فيلم' يوضح ما يحدث عندما تتفاعل جزيئات كيرالية (لا انطباقية، عديمة التناظر المرآتي) مع الضوء في جزء من مليون مليار من الثانية.

الجزيئات الكيرالية هي جزيئات لها صورة طبق الأصل بعضها من بعضولكن لا يمكن إطباق بعضها على بعض، تمامًا مثل اليدين اليمنى واليسرى. وهي تتمتع بالخواص الكيميائية والفيزيائية ذاتها، لكنها تختلف فقط في تفاعلها مع الكيانات الأخرى التي لديها أيضًا أرجحية، كالضوء المستقطب.

وقد لوحظت هذه الخاصّة الجمعية للمرة الأولى منذ أكثر من قرنين، ولكن مصدرها بالضبط على المستوى الذري لا يزال لغزًا طويل المدى.

باستخدام الليزر فائق القصر للاستفادة من الجدول الزمني الذي تحدث في أثنائه عمليات الكمّ الميكانيكية التي تتحكم بعدم التناظر المرآتي، سبر فريق من الباحثين من كندا وفرنسا وإسبانيا وألمانيا والمملكة العربية السعودية ديناميات الإلكترونات؛ من أجل المراقبة المباشرة لما يجعل الجزيئات الكيرالية مختلفة.

عند تركيز نبضة ليزر مكثفة، فائقة القِصَر على الجزيئات في غاز، يُصدم إلكترون ويتسرع في المجال الكهربائي لليزر. وعندما يغير المجال وجهته، يتراجع الإلكترون ويصطدم، ويعيد اتحاده مع الأيون الأم مرة أخرى.

الطاقة التي يكتسبها الإلكترون في هذه العملية تنبعث فيما بعد على شكل فوتونات. تُعرف هذه الظاهرة باسم الإنتاج عالي التوافق (HHG). التوافقيات المنبعثة ذات الترددات الأعلى ترمّز وتضخّم المعلومات ذات الصلة بنظام إعادة التوحيد.

عدّل فريق البحث الإنتاج عالي التوافق HHG باستخدام نبضات الليزر المستقطبة بيضاويًّا، الموجهة على اثنين من المركبات الكيرالية لتسجيل 'فيلم' له 'إطارات' -انبعاثات توافقية- يفصل بينها عُشْر فيمتو ثانية فقط. بتكرار هذه العملية على جزيئات كيرالية يسارية ويمينية بهذه الدقة الزمنية العالية، تمكنوا من اكتشاف اختلاف طفيف في ديناميات الإلكترون المسؤولة عن الفرق في سلوكها.

اشترك للحصول على النشرة الإلكترونية المحدّثة كل أسبوعين لكي تبقى على اطلاع بكافة المستجدات على الموقع.