Foto: © Oleksiy Mark / Dollar Photo Club
Foto: © Oleksiy Mark / Dollar Photo Club

Rentgenové záření dokáže určit strukturu roztoků

Elektrony vyletující z ozářeného roztoku v sobě nesou otisk struktury roztoku. V kapalinách byl jev pozorován vůbec poprvé.

Společný tým z Helmholtzova centra v Berlíně, Univerzity v Heidelbergu a Vysoké školy chemicko-technologické v Praze poprvé pozoroval nový typ tzv. Augerova děje v kapalné fázi. Jejich práce bude otištěna v březnovém čísle prestižního časopisu Nature Chemistry a otevírá novou cestu ke zkoumání kapalin, ale také k cílenému „odpálení“ energie v materiálech či buňkách.

Když v roce 1912 Max von Laue ukázal, že rentgenové záření podléhá na krystalech difrakci, způsobil tím revoluci v chemii a vysloužil si Nobelovu cenu. Difrakční obrazce představují obrazy rozložení atomů v krystalu a chemikové tak mohou „vidět“ atomy v krystalech. ´

Většina zajímavé chemie se ale odehrává v roztoku. Arzenál metod použitelných ke studiu kapalin je přitom značně omezený. Potíž spočívá v náhodném pohybu molekul v kapalině. V březnovém čísle prestižního časopisu Nature Chemistry nyní vychází práce spojeného týmu experimentátorů z Berlína a teoretiků z Prahy a Heidelbergu ukazující, že rentgenové záření může odhalit i strukturu kapalných roztoků, a to díky elektronům vyletujícím z ozářené kapaliny. Energie těchto elektronů v sobě nese otisk uspořádání atomů v roztoku.

Rentgenové záření je „světlo“ s fotony o velké energii. Molekuly se ozářením ocitnou v ohromně vybuzeném stavu a potřebují se přebytečné energie zbavit. Typicky to odnese některý z elektronů, který je vymrštěn z molekuly – mluvíme o Augerovu ději. Za určitých okolností takto může být „obětován“ i elektron ze sousedních molekul. Takovéto děje byly popsány docela nedávno. Na vývoji v této oblasti se výrazně podílí i Laboratoř teoretické fotodynamiky prof. Petra Slavíčka z Vysoké školy chemicko-technologické v Praze.

Jeden z těchto dějů, tzv. rozpad zprostředkovaný přenosem elektronu (ETMD, electron transfer mediated decay) zanechává v okolí původně vybuzené molekuly dokonce dvě molekuly s vyraženým elektronem. „Elektrony vyletující z ozářeného roztoku přitom v sobě nesou otisk struktury roztoku, z roztoku létají různé elektrony, záleží na uspořádání molekul,“ vysvětluje RNDr. Eva Muchová z české části mezinárodního týmu.

Popsaný děj byl v kapalinách pozorován vůbec poprvé. „Málokdo je zatím schopen potřebné experimenty provést. Potřebujete zdroj laditelného rentgenového záření a zároveň musíte umět chytat elektrony vyletující po ozáření z kapaliny. Bernd Winter z Berlína vyvíjí techniku kapalných mikrotrysek, díky které je obojí možné,“ říká doktorka Muchová. Vyznat se ve vyletujících elektronech ale zatím nelze bez pomoci kvantové teorie a molekulárních simulací. „Museli jsme najít způsob, jak rozpoznat často se objevující strukturní motivy a jak je přiřadit k experimentálním datům,“ podotýká Eva Muchová.

Možnosti využití děje ETMD jsou ale širší. Vhodně zvolenou energií rentgenového fotonu si můžeme vybrat, jaký atom bude na počátku vybuzen. V jeho bezprostředním okolí jsou generovány agresivní radikály a ionty. „Je tak možné na dálku odpálit molekulární nálož na místě, kde budeme chtít, a v čase, kdy budeme chtít,“ komentuje vedoucí českého týmu profesor Slavíček. Mohlo by tak jít o novou cestu k přetváření materiálů či k vysoce selektivním radioterapiím. To je již ovšem mimo zájem týmu, který se zaměřuje na základní výzkum.

Původní práce:

Observation of electron-transfer-mediated decay in aqueous solution
Isaak Unger, Robert Seidel, Stephan Thürmer, Marvin N. Pohl, Emad F. Aziz, Lorenz Sm . Cederbaum, EvaMuchová, Petr Slavíček*, BerndWinter*, Nikolai V. Kryzhevoi*
Nature Chemistry, 2017

tisková zpráva Vysoké školy chemicko-technologické v Praze

Pekelný svět s titanovou oblohou

Oxid titanatý na Zemi najdeme jen zřídka, vyskytuje se však v atmosférách chladných hvězd. Astronomům …

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close