Физики сняли вращение молекулы на видео

С помощью точно настроенных импульсов лазерного света учёные смогли заснять сверхбыстрое вращение молекулы. Команда специалистов во главе с Центром исследований лазеров на свободных электронах (CFEL) и Института Макса Борна в Берлине создала так называемый молекулярный фильм о сверхбыстрой когерентной вращательной динамике. Получившийся «фильм» позволяет отследить полтора оборота карбонилсульфида, молекулы в форме стержня, состоящей из одного атома кислорода, одного атома углерода и одного атома серы. Вращение осуществляется в течение 125 триллионных долей секунды. По словам экспертов, молекулярная физика давно мечтала запечатлеть сверхбыстрое движение атомов во время динамических процессов. Однако это сложно, поскольку в мире молекул обычно требуется излучение высокой энергии с длиной волны порядка размера атома, чтобы можно было рассмотреть все детали. Группа исследователей использовала два импульса инфракрасного лазерного излучения, которые были точно настроены друг на друга и разделены на 38 триллионных долей секунды, чтобы поймать вращающиеся в унисон молекулы. Дополнительный лазерный импульс, имеющий большую длину волны, помог определить положения молекул с интервалами около 0,2 триллионных долей секунды каждый. Этот лазерный импульс разрушает молекулы, поэтому учёные проводили эксперимент заново для каждого снимка. Всего был сделан 651 снимок, охватывающий полтора периода вращения молекулы. При последовательной сборке изображений получилась плёнка с вращением молекулы, которое длится 125 пикосекунд. Всего молекуле карбонилсульфида требуется около 82 триллионных долей секунды, чтобы совершить один полный оборот. Фильм со сверхскоростным вращением молекулы стал тестовым проектом. Учёные планируют использовать новый метод для создания фильмов о динамике других молекулярных процессов. Фото: DESY, Evangelos Karamatskos