Marie Leroy
Des chercheurs du SLAC National Accelerator Laboratory ont capturé pour la première fois l’un des mouvements les furthermore rapides d’une molécule appelée ferricyanure en combinant deux methods de spectroscopie à rayons X ultrarapides. Ils pensent que leur approche pourrait aider à cartographier des réactions chimiques furthermore complexes comme le transport de l’oxygène dans les cellules sanguines ou la creation d’hydrogène à l’aide de la photosynthèse artificielle.
L’équipe de recherche du SLAC, de Stanford et d’autres institutions a commencé avec ce qui est maintenant une procedure assez standard : ils ont zappé un mélange de ferricyanure et d’eau avec un laser ultraviolet et des rayons X brillants générés par le rayon X de la source de lumière cohérente du Linac (LCLS). laser à électrons libres. La lumière ultraviolette a lancé la molécule dans un état excité tandis que les rayons X sondaient les atomes de l’échantillon, révélant les caractéristiques de la composition et du mouvement atomiques et électroniques du ferricyanure.
Ce qui était différent cette fois, c’est la façon dont les chercheurs ont extrait les informations des données radiographiques. Au lieu d’étudier une seule région spectroscopique, connue sous le nom de raie d’émission principale Kβ, l’équipe a capturé et analysé une deuxième région d’émission, appelée valence-to-main, qui a été beaucoup additionally difficile à mesurer sur des échelles de temps ultrarapides. La combinaison des informations des deux régions a permis à l’équipe d’obtenir une graphic détaillée de la molécule de ferricyanure au fur et à mesure qu’elle évoluait vers un état de changeover clé.
L’équipe a montré que le ferricyanure entre dans un état excité intermédiaire pendant approximativement, 3 picoseconde – soit moins d’un billionième de seconde – après avoir été frappé par un laser UV. Les lectures valence-cœur ont ensuite révélé qu’après cette courte période excitée, le ferricyanure perd l’un de ses “bras” de cyanure moléculaire, appelé ligand. Le ferricyanure remplit alors ce joint manquant avec le même ligand à base de carbone ou, moins probablement, une molécule d’eau.
“Cet échange de ligands est une réaction chimique de foundation dont on pensait qu’elle se produisait dans le ferricyanure, mais il n’y avait aucune preuve expérimentale directe des étapes individuelles de ce processus”, a déclaré le scientifique et leading auteur du SLAC, Marco Reinhard. “Avec seulement une approche d’analyse de la raie d’émission principale Kβ, nous ne serions pas vraiment en mesure de voir à quoi ressemble la molécule lorsqu’elle passe d’un état à l’autre nous obtiendrions seulement une image claire du début du processus..”
“Vous voulez être en mesure de reproduire ce que fait la nature pour améliorer la technologie et accroître nos connaissances scientifiques fondamentales”, a déclaré Dimosthenis Sokaras, scientifique principal au SLAC. “Et pour mieux reproduire les processus naturels, vous devez connaître toutes les étapes, des moreover évidentes à celles qui se produisent dans l’obscurité, pour ainsi dire.”
À l’avenir, l’équipe de recherche souhaite étudier des molécules furthermore complexes, telles que les héméprotéines, qui transportent et stockent l’oxygène dans les globules rouges – mais qui peuvent être difficiles à étudier motor vehicle les scientifiques ne comprennent pas toutes les étapes intermédiaires de leurs réactions, Sokaras a dit.
L’équipe de recherche a affiné sa system de spectroscopie à rayons X à la supply lumineuse de rayonnement synchrotron de Stanford (SSRL) du SLAC et au LCLS pendant de nombreuses années, puis a combiné toute cette knowledge à l’instrument de spectroscopie de corrélation de rayons X (XCS) du LCLS pour capturer les changements structurels moléculaires de ferricyanure. L’équipe a publié ses résultats aujourd’hui dans Nature Communications.
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