Ученые «разгадали тайну» проводящих молекул бутадиена

Москва, 12:01, 25 Апр 2018, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.

Канадские исследователи смогли лучше понять поведение молекул транс-1,3-бутадиена, вещества, принадлежащего к классу линейных полиенов.

Эти углеводородные цепочки стали парадигмой для изучения фотоизомеризации благодаря своим оптическим и электрическим свойствам, сообщает sciencedaily.com. Понимание того, как молекулярные структуры перестраиваются при этом процессе, могло бы помочь в разработке новых фотоэлектрических технологий, пластиковых проводов и искусственного зрения.

Транс-1,3-бутадиен занимает умы ученых последние 40 лет. Молекулы привлекают внимание сложной электронной структурой в возбужденном состоянии и сверхбыстрой динамикой, занимающей фемтосекунды. Бутадиен остается «недостающим звеном» между этиленом (C₂H₄), имеющим только одну двойную связь, и более длинными линейными полиенами.

Теперь команда, возглавляемая Альбертом Столовым из Университета Оттавы и Национального исследовательского совета Канады, разгадала динамику электронов в этих молекулах. Выводы группы представлены в The Journal of Chemical Physics.

Ученые создали сверхбыструю лазерную спектроскопию, названную спектроскопией фотоэлектрон-фотоионных совпадений с временным разрешением (TRPEPICO), для своих экспериментов. Метод включает фемтосекундный процесс накачки-зондирования, чувствительный к электронной и структурной динамике молекул. За последние 20 лет Столов использовал подобные процедуры в решении широкого спектра проблем, включая ультрафиолетовую стабильность оснований ДНК.

«За это время мы показали на многих примерах, что такой подход работает, — сказал специалист. – Многие считали, что, если мы сможем понять этилен, то поймем и более длинные линейные полиены. Но бутадиен оказался «недостающим звеном». Он ведет себя не так, как другие структуры».

Авторы показали, что транс-1,3-бутадиен одновременно сочетает качества этилена и более длинных полиенов. В частности, между динамиками обеих групп наблюдается сверхбыстрая конкуренция.

Экспериментальные результаты исследования были независимо смоделированы и подтверждены командой профессора Тодда Дж. Мартинеса из Стэнфордского университета.

«Мы оба пришли к одинаковым выводам, отметил Столов. – Это позволяет говорить об обнаружении разгадки вопроса электронной динамики бутадиена».