Фемтохимия

Насосно-зондовые методы

Фемтохимия — это область физической химии , изучающая химические реакции в чрезвычайно короткие сроки (около 10 секунд). ⁻¹⁵ секунды или одна фемтосекунда , отсюда и название), чтобы изучить сам процесс перестройки атомов внутри молекул (реагентов) с образованием новых молекул (продуктов). В выпуске журнала Science опубликовал статью , за 1988 год Ахмед Хасан Зеваил впервые использующую этот термин, в которой говорилось: «Фемтохимия в реальном времени, то есть химия в фемтосекундной шкале времени…». ^[1] Позже, в 1999 году, Зеваил получил Нобелевскую премию по химии за свою новаторскую работу в этой области, показавшую, что можно увидеть, как атомы в молекуле движутся во время химической реакции с помощью вспышек лазерного света. ^[2]

Применение фемтохимии в биологических исследованиях также помогло выяснить конформационную динамику структур РНК «стебель-петля» . ^[3]^[4]

Во многих публикациях обсуждалась возможность управления химическими реакциями этим методом. ^{[ нужны разъяснения ]} но это остается спорным. ^[5] Стадии некоторых реакций происходят в фемтосекундном масштабе времени, а иногда и в аттосекундном масштабе времени. ^[6] и иногда образуют промежуточные продукты . Эти промежуточные продукты реакции не всегда можно определить, наблюдая за начальными и конечными продуктами.

Насосно-зондовая спектроскопия

Самый простой подход и до сих пор один из наиболее распространенных методов известен как спектроскопия накачки-зонда . В этом методе для исследования процессов, происходящих во время химической реакции, используются два или более оптических импульсов с переменной задержкой между ними. Первый импульс (насос) инициирует реакцию, разрывая связь или возбуждая один из реагентов. Второй импульс (зонд) затем используется для проверки хода реакции через определенный период времени после ее начала. По мере развития реакции реакция реагирующей системы на зондирующий импульс будет меняться. Постоянно сканируя временную задержку между импульсами насоса и зонда и наблюдая за реакцией, сотрудники могут реконструировать ход реакции как функцию времени.

Примеры

Диссоциация брома

Фемтохимия использовалась, чтобы показать разрешенные во времени электронные стадии диссоциации брома . ^[7] При диссоциации лазерным импульсом с длиной волны 400 нм электроны полностью локализуются на отдельных атомах через 140 фс, а атомы Br разделяются на 6,0 Å через 160 фс.

См. также

Аттосекундная физика (1 аттосекунда = 10 ⁻¹⁸ с)
Фемтотехнологии
Сверхбыстрая лазерная спектроскопия
Ультракороткий импульс
Флэш-фотолиз

Ссылки

^ Зеваил, АХ (23 декабря 1988 г.). «Лазерная фемтохимия». Наука . 242 (4886): 1645–1653. Бибкод : 1988Sci...242.1645Z . дои : 10.1126/science.242.4886.1645 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 17730575 . S2CID 220103588 .
^ Нобелевская премия по химии 1999 года , статья на nobelprize.org
^ Кадаккужа, Б.М.; Чжао, Л.; Ся, Т. (2009). «Конформационное распределение и сверхбыстрая базовая динамика лидзима». Биохимия . 48 (22): 3807–3809. дои : 10.1021/bi900256q . ПМИД 19301929 .
^ Лу, Цзя; Кадаккужа, Бина М.; Чжао, Лян; и др. (2011). «Динамический ансамблевый взгляд на конформационный ландшафт РНК TAR ВИЧ-1 и аллостерическое распознавание». Биохимия . 50 (22): 5042–5057. дои : 10.1021/bi200495d . ПМИД 21553929 .
^ «Фемтохимия: прошлое, настоящее и будущее» . AH Zewail, Pure Appl. хим. , Том. 72, № 12, стр. 2219–2231, 2000.
^ Клинг, Матиас Ф.; Враккинг, Марк Джей-Джей (1 мая 2008 г.). «Аттосекундная электронная динамика». Ежегодный обзор физической химии . 59 (1): 463–492. Бибкод : 2008ARPC...59..463K . doi : 10.1146/annurev.physchem.59.032607.093532 . ПМИД 18031218 .
^ Ли, Вэнь; и др. (23 ноября 2010 г.). «Визуализация перегруппировки электронов в пространстве и времени при переходе от молекулы к атомам» . ПНАС . 107 (47): 20219–20222. Бибкод : 2010PNAS..10720219L . дои : 10.1073/pnas.1014723107 . ПМЦ 2996685 . ПМИД 21059945 .

Дальнейшее чтение

Эндрю М. Вайнер (2009). Сверхбыстрая оптика . Уайли. ISBN 978-0-471-41539-8 .

Фемтохимия: сверхбыстрая динамика химической связи , Ахмед Х. Зеваил, World Scientific, 1994 г.

Внешние ссылки

Управление и исследование атомов и молекул сверхбыстрыми лазерными импульсами , Кандидатская диссертация

[1] Зеваил, АХ (23 декабря 1988 г.). «Лазерная фемтохимия». Наука . 242 (4886): 1645–1653. Бибкод : 1988Sci...242.1645Z . дои : 10.1126/science.242.4886.1645 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 17730575 . S2CID 220103588 .

[2] Нобелевская премия по химии 1999 года , статья на nobelprize.org

[3] Кадаккужа, Б.М.; Чжао, Л.; Ся, Т. (2009). «Конформационное распределение и сверхбыстрая базовая динамика лидзима». Биохимия . 48 (22): 3807–3809. дои : 10.1021/bi900256q . ПМИД 19301929 .

[4] Лу, Цзя; Кадаккужа, Бина М.; Чжао, Лян; и др. (2011). «Динамический ансамблевый взгляд на конформационный ландшафт РНК TAR ВИЧ-1 и аллостерическое распознавание». Биохимия . 50 (22): 5042–5057. дои : 10.1021/bi200495d . ПМИД 21553929 .

[Zewail-5] «Фемтохимия: прошлое, настоящее и будущее» . AH Zewail, Pure Appl. хим. , Том. 72, № 12, стр. 2219–2231, 2000.

[KlingVrakking-6] Клинг, Матиас Ф.; Враккинг, Марк Джей-Джей (1 мая 2008 г.). «Аттосекундная электронная динамика». Ежегодный обзор физической химии . 59 (1): 463–492. Бибкод : 2008ARPC...59..463K . doi : 10.1146/annurev.physchem.59.032607.093532 . ПМИД 18031218 .

[li-visualizing-7] Ли, Вэнь; и др. (23 ноября 2010 г.). «Визуализация перегруппировки электронов в пространстве и времени при переходе от молекулы к атомам» . ПНАС . 107 (47): 20219–20222. Бибкод : 2010PNAS..10720219L . дои : 10.1073/pnas.1014723107 . ПМЦ 2996685 . ПМИД 21059945 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

v т и Отрасли химии
Glossary of chemical formulae List of biomolecules List of inorganic compounds Periodic table
Analytical	Instrumental chemistry Electroanalytical methods Spectroscopy IR Raman UV-Vis NMR Mass spectrometry EI ICP MALDI Separation process Chromatography GC HPLC Crystallography Characterization Titration Wet chemistry Calorimetry Elemental analysis
Theoretical	Quantum chemistry Computational chemistry Mathematical chemistry Molecular modelling Molecular mechanics Molecular dynamics Molecular geometry VSEPR theory
Physical	Electrochemistry Spectroelectrochemistry Photoelectrochemistry Thermochemistry Chemical thermodynamics Surface science Interface and colloid science Micromeritics Cryochemistry Sonochemistry Structural chemistry Chemical physics Molecular physics Femtochemistry Chemical kinetics Spectroscopy Photochemistry Spin chemistry Microwave chemistry Equilibrium chemistry Mechanochemistry
Inorganic	Coordination chemistry Magnetochemistry Organometallic chemistry Organolanthanide chemistry Cluster chemistry Solid-state chemistry Ceramic chemistry
Organic	Stereochemistry Alkane stereochemistry Physical organic chemistry Organic reactions Organic synthesis Retrosynthetic analysis Enantioselective synthesis Total synthesis / Semisynthesis Fullerene chemistry Polymer chemistry Petrochemistry Dynamic covalent chemistry
Biological	Biochemistry Molecular biology Cell biology Chemical biology Bioorthogonal chemistry Medicinal chemistry Pharmacology Clinical chemistry Neurochemistry Bioorganic chemistry Bioorganometallic chemistry Bioinorganic chemistry Biophysical chemistry
Interdisciplinarity	Nuclear chemistry Radiochemistry Radiation chemistry Actinide chemistry Cosmochemistry / Astrochemistry / Stellar chemistry Geochemistry Biogeochemistry Photogeochemistry Environmental chemistry Atmospheric chemistry Ocean chemistry Clay chemistry Carbochemistry Food chemistry Carbohydrate chemistry Food physical chemistry Agricultural chemistry Soil chemistry Chemistry education Amateur chemistry General chemistry Clandestine chemistry Forensic chemistry Forensic toxicology Post-mortem chemistry Nanochemistry Supramolecular chemistry Chemical synthesis Green chemistry Click chemistry Combinatorial chemistry Biosynthesis Chemical engineering Stoichiometry Materials science Metallurgy Ceramic engineering Polymer science
See also	History of chemistry Nobel Prize in Chemistry Timeline of chemistry of element discoveries "The central science" Chemical reaction Catalysis Chemical element Chemical compound Atom Molecule Ion Chemical substance Chemical bond Alchemy Quantum mechanics
Category Commons Portal WikiProject