每個(gè)分子都擁有一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)原子景觀 - 并且挑出和檢查個(gè)別核振動(dòng)的能力可以解開(kāi)預(yù)測(cè)和控制化學(xué)反應(yīng)的秘密。現(xiàn)在，由瑞典研究人員開(kāi)發(fā)的一種新方法使生物技術(shù)研究人員能夠做到這一點(diǎn)。

這種新方法在測(cè)量分子運(yùn)動(dòng)和能量方面提供了前所未有的細(xì)節(jié) - 能夠更好地控制和理解生物技術(shù)研究領(lǐng)域的化學(xué)反應(yīng)。

該技術(shù)最近在Nature Communications上發(fā)表，它使用X射線散射來(lái)測(cè)量分子中原子的特定運(yùn)動(dòng)，并具有極高的能量分辨率。

斯德哥爾摩KTH皇家理工學(xué)院理論化學(xué)與生物學(xué)系的研究員Victor Kimberg說(shuō)：“這個(gè)想法是基于將一種分子激發(fā)到一種高能量，局部化的狀態(tài)。” 然后它發(fā)出的X射線輻射掃描分子的能量景觀，精確度與Kimberg相比，可以觀察到山頂上單個(gè)昆蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)。

每個(gè)分子都有自己的能量“景觀”，或者當(dāng)分子通電時(shí)原子經(jīng)歷的完整的多維運(yùn)動(dòng)譜。這些運(yùn)動(dòng)包括彎曲和拉伸粘合。用幾何術(shù)語(yǔ)表示，原子在一個(gè)分子中彼此之間的關(guān)系是科學(xué)家為了確定分子的勢(shì)能面(PES)而需要知道的關(guān)鍵事項(xiàng) - 這是分子結(jié)構(gòu)，性質(zhì)研究中的一個(gè)重要值。和反應(yīng)性。

“PES對(duì)催化和光化學(xué)等過(guò)程非常有用，”Kimberg說(shuō)。

他說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)首次使科學(xué)家能夠?qū)⒎肿又械募w原子運(yùn)動(dòng)分解為基本成分。

“我們現(xiàn)在可以進(jìn)一步研究分子中的集體多維原子運(yùn)動(dòng)，并觀察沿選定反應(yīng)坐標(biāo)的特定振動(dòng)，”他說(shuō)。“我們不知道有任何其他方法可以做到這一點(diǎn)，所以看起來(lái)我們的想法是新的。”

通常，當(dāng)分子被激發(fā)時(shí)，可用的唯一測(cè)量結(jié)果同時(shí)顯示所有原子運(yùn)動(dòng)。完整的PES環(huán)境對(duì)所有類(lèi)型的振動(dòng)都很復(fù)雜。Kimberg說(shuō)，根據(jù)他們提出的方法，可以調(diào)整X射線光子能量以激發(fā)單一類(lèi)型核運(yùn)動(dòng)的振動(dòng) - 他說(shuō)這可以作為開(kāi)發(fā)反應(yīng)控制方法的基礎(chǔ)。

“我們清楚地表明，調(diào)諧X射線光子能量與一個(gè)核心激發(fā)態(tài)共振只會(huì)引起對(duì)稱的伸展運(yùn)動(dòng);而調(diào)諧到另一個(gè)核心激發(fā)態(tài)則只能激發(fā)彎曲運(yùn)動(dòng)，”他說(shuō)。

測(cè)量在蘇黎世的瑞士光源(SLS)同步加速器實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，與KTH小組合作，該小組由Kimberg，F(xiàn)aris Gel'mukhanov和HansÅgren組成，他們負(fù)責(zé)基礎(chǔ)理論和模擬。