• USD 75.04 -0.18
  • EUR 88.96 -0.16
  • BRENT 43.57 +0.60%

Ученым удалось зафиксировать разрушение радиацией молекул воды

Фото: yandex.kz

Впервые физикам удалось проследить, как радиация расщепляет молекулы воды, заставляя их вступать в сверхбыстрые химические реакции. Статья об этом опубликована в научном журнале Science.

«Мы впервые проследили за самой быстрой химической реакцией, которая может происходить в ионизированной воде, — рождением гидроксильного радикала (-OH). Изучение этого иона важно само по себе, так как он легко проникает через различные барьеры в организме и может повреждать все важные биомолекулы, в том числе РНК, ДНК или белки», — пояснила физик из Аргоннской национальной лаборатории в США — один из авторов работы Линда Ян.

Она отметила, что химические реакции протекают очень быстро — взаимодействия между самыми простыми молекулами длятся несколько десятков фемтосекунд, квадриллионных долей секунды. За это время атомы исходных реагентов успевают осуществить взаимодействие друг с другом. Электроны в этих атомах успевают поменять свои позиции еще быстрее, за десятки или сотни аттосекунд, тысячных долей фемтосекунды.

На протяжении долгого времени считалось, что подобные процессы невозможно отследить, но все изменилось после появления сверхбыстрых лазеров и ускорителей частиц, которые могут производить сверхкороткие вспышки рентгеновского и гамма-излучения длиной в несколько фемтосекунд. Опыты на подобных установках помогли физикам и химикам проверить и уточнить некоторые предсказания квантовой механики и теоретической химии.

Янг и ее коллеги проверили одно из подобных предсказаний, которое было сделано еще в середине прошлого века после первых наблюдений за тем, как радиация взаимодействует с водой. Эти эксперименты показали, что гамма-излучение выбивало электроны из ее молекул, что помогло физикам сформулировать первую теорию радиолиза воды.

Исследователи напоминают, что в те времена ученые предположили, что ионизирующее излучение расщепляет влагу не напрямую, разлагая ее на положительно заряженные протоны и отрицательно заряженные гидроксильные радикалы, а в результате серии крайне быстротечных реакций. После того как фотон выбивает электрон из молекулы воды, она приобретает положительный заряд и притягивает своих соседей.

Когда одна из соседних молекул сближается с ней на достаточно близкое расстояние, происходит сверхбыстрая реакция, в ходе которой заряженная молекула воды отдает один из протонов и распадается. В результате этого возникает гидроксоний, комплексное соединение протона и воды (H3O+), а также OH-ион, который мгновенно соединяется с выброшенным ранее электроном.

Долгое время физики и химики считали, что этот процесс происходит так быстро, что его в принципе нельзя будет изучить. Научный коллектив под руководством Янг доказал, что это не так, впервые проследив за передачей протона и формированием ОН-иона с помощью сверхбыстрого и мощного рентгеновского лазера LCLS. В этом случае он служил как источником ионизирующего излучения, так и средством для ведения наблюдений за разрушением молекул воды.

Эти опыты показали, что вода действительно распадается по общепринятому сценарию. Ученые смогли точно измерить время, которое проходит между ионизацией и распадом воды. Оно оказалось равно всего 46 фемтосекундам, что полностью укладывается в теоретические предсказания прошлого века. В свою очередь, электрон соединяется с ОН-радикалом еще быстрее — всего за 14 фемтосекунд.

Последующие замеры такого рода, как надеются ученые, помогут физикам, химикам и биологам детально изучить то, как ионизирующее излучение и порождаемые им ОН-ионы повреждают ДНК и другие компоненты человеческих клеток, а также научиться отслеживать появление ионизированной воды и продуктов ее распада в различных химических средах.

Постоянный адрес новости: eadaily.com/ru/news/2020/01/12/uchenym-udalos-zafiksirovat-razrushenie-radiaciey-molekul-vody
Опубликовано 12 января 2020 в 01:38
ТАСС
Добавьте EAD в свои источники:Яндекс-Новости Google News
Все новости
Загрузить ещё
Facebook
ТОП-10
  • Сутки
  • Неделя
  • Месяц
  1. Брюссель отказался прикрывать Меркель, если та не выполнит обещания Москве 49022
  2. Американский «Апач» напоролся на российскую «Красуху»: версия ЧП в Сирии 41863
  3. МО России просит разрешить предупредительные бомбометания: НАТО «достало» 32837
  4. Зеленский приехал в Вену за миллионом евро — австрийские СМИ 17615
  5. Белорусская оппозиция опубликовала сотни персональных данных силовиков 15019
  6. Незыгарь: Белорусских революционеров готовил на Украине молдавский олигарх 8991
  7. Трубоукладчик «Северного потока — 2» получил в Германии поддержку 8399
  8. Брюссель опустил руки: «Никакой газопровод не изменит поведение Москвы» 6957
  9. Пожилой каратель АТО судится со Сбербанком России за Иловайский котел 5528
  10. СМИ: Россия ударила «Искандерами» террористов в сирийском Идлибе 4961
  1. Будет и признание Крыма, и единая валюта — белорусский эксперт 234304
  2. США определились со статусом Лукашенко 232948
  3. Брюссель отказался прикрывать Меркель, если та не выполнит обещания Москве 105653
  4. Американский «Апач» напоролся на российскую «Красуху»: версия ЧП в Сирии 84795
  5. Лавров: Мы убедились в ненадежности наших западных партнеров 79993
  6. Зеленский приехал в Вену за миллионом евро — австрийские СМИ 73462
  7. «Переплюнула Навального»: Кортеж Тихановской в Варшаве высмеяли в соцсетях 72424
  8. Путина предупредили о последствиях встречи с Лукашенко 68283
  9. Незыгарь: Белорусских революционеров готовил на Украине молдавский олигарх 65206
  10. Немецкие соцсети напомнили, как Навальный поднял «первый тост за Холокост» 60843
  1. «Переплюнула Навального»: Кортеж Тихановской в Варшаве высмеяли в соцсетях 422542
  2. «Несусветная чушь» от Тихановской: как провалилось «программное интервью» 259490
  3. «Вам нравится привозить в страну фашистов?»: немецкие соцсети о Навальном 245475
  4. Будет и признание Крыма, и единая валюта — белорусский эксперт 234304
  5. США определились со статусом Лукашенко 232948
  6. Незыгарь: Белорусских революционеров готовил на Украине молдавский олигарх 213901
  7. Берлин готовит Москве «ответ Запада»: «Остановите Северный поток — 2» 156664
  8. Вучич не мог сесть перед Трампом как равный, «это был сигнал Москве» 114617
  9. Семьи с детьми от 3 до 7 лет получат дополнительные пособия 112008
  10. ПВО России приготовиться! Боевая авиация всех стран НАТО поднята в воздух 108053