Ученые увидели формирование и разрыв химических связей

Химики из Великобритании и Германии использовали просвечивающий электронный микроскоп, чтобы получить информацию о механизмах создания и разрыва химических связей в молекулах. Статья об этом опубликована в журнале Science Advances.

С тех пор как ученые выяснили, что все вещества состоят из молекул и атомов, они пытались все глубже проникнуть в механизмы, с помощью которых эти структурные единицы связываются друг с другом. Но проблема заключается в том, что длина химических связей составляет 0,1–0,3 нм. Это сильно затрудняет получение прямого изображения связи между парой атомов.

Передовые методы микроскопии, такие как атомно-силовая микроскопия (АСМ) или сканирующая туннельная микроскопия (СТМ), позволяют получить данные о положении атомов и длине связей между ними, но наблюдать непосредственно за образованием и разрывом химических связей в реальном времени еще не удавалось никому.

Попробовать сделать это решила команда исследователей из Ульмского и Ноттингемского университетов. Для этого ученые использовали нанотрубки. Помимо всех прочих свойств, эти структуры помогают ученым зафиксировать и расположить атомы так, как нужно для исследования. Ученые использовали просвечивающую электронную микроскопию (ПЭМ), чтобы получить информацию о химической связи между атомами рения в молекуле Re₂.

Рений был выбран для эксперимента из-за своей высокой массы и большого размера, что позволяет довольно легко увидеть его в ПЭМ. Исследователи наблюдали за поведением этой двухатомной молекулы в реальном времени и обнаружили, что при ее движении вниз по нанотрубке длина связи между атомами меняется. Это, по словам ученых, указывает на то, что длина связи зависит, помимо всего прочего, от внешнего окружения молекулы.

В какой-то момент атомы рения в молекуле начали колебаться, растягивая химическую связь. Когда длина связи достигла величины, превышающей сумму атомных радиусов, она разорвалась и вибрация прекратилась. Это указывает на то, что атомы стали независимыми друг от друга. Чуть позже они снова соединились вместе, образовав Re₂.

Авторы работы вдохновлены своим успехом и считают, что когда-нибудь в будущем электронная микроскопия может стать широко используемым методом изучения химических реакций, подобным спектроскопии, которая применяется практически в каждой химической лаборатории.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.