(PhysOrg.com) -- Fysiker i Europa har framgångsrikt sett rörelsen hos elektroner i molekyler. Resultaten är en stor välsignelse för forskarvärlden. Att veta hur elektroner rör sig inom molekyler kommer att underlätta observationer och öka vår förståelse av kemiska reaktioner.

Presenteras i journalen Natur , studien stöds av tre EU-finansierade projekt.

fysikerna, ledd av professor Marc Vrakking, Direktör för Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy i Tyskland, använde attosecond-laserpulser för att uppnå denna senaste tekniska bedrift. Forskare kunde inte observera denna rörelse tidigare på grund av elektronernas extrema snabbhet.

En attosekund är en miljarddels miljarddels sekund. Ljus täcker ett avstånd på mindre än 1 miljondels millimeter under en attosekund. Detta är i princip lika med avståndet från ena änden av en liten molekyl till den andra. Genom att skapa attosecond laserpulser, forskarna kunde ta "bilder" av elektronernas rörelser i molekyler.

För syftet med denna studie, fysikerna tittade på vätemolekylen (H ₂ ) - med bara två protoner och två elektroner, experter kallar H2 den "enklaste molekylen". Teamet använde sin attosecond-laser för att bestämma hur jonisering sker inom en vätemolekyl. Under jonisering, en elektron tas bort från molekylen medan den andra elektronens energistatus ändras.

'I vårt experiment kunde vi för första gången visa att vi med hjälp av en attosekundlaser verkligen har förmågan att observera elektronernas rörelse i molekyler, ' förklarade professor Vrakking. 'Först bestrålade vi en vätemolekyl med en attosecond laserpuls. Detta ledde till att en elektron togs bort från molekylen - molekylen joniserades. Dessutom, vi delar upp molekylen i två delar med en infraröd laserstråle, precis som med en liten sax, ' han lade till. "Detta gjorde det möjligt för oss att undersöka hur laddningen fördelade sig mellan de två fragmenten - eftersom en elektron saknas, ett fragment kommer att vara neutralt och det andra positivt laddat. Vi visste var den återstående elektronen kunde hittas, nämligen i den neutrala delen.'

Under de senaste 30 åren eller så, forskare har använt femtosekundlasrar för att titta på molekyler och atomer. En femtosekund är en miljondel av en miljarddels sekund, så det blir 1, 000 gånger långsammare än en attoseund. Det är lätt att spåra rörelsen av molekyler och atomer när femtosekundlasrar används.

Forskare hjälpte till att driva denna teknik framåt genom att utveckla attosecond -lasrar, som gynnar olika studier inom naturvetenskap, inklusive studien som beskrivs här.

Kommentera beräkningarna och problemets komplexitet, medförfattare Dr Matthias Kling från Max-Planck Institut für Quantenoptik i Tyskland, sa:'Vi fick reda på att även dubbelt upphetsade stater, dvs med excitation av båda elektronerna av molekylärt väte, kan bidra till den observerade dynamiken.'

Professor Vrakking avslutade:”Vi har inte - som vi ursprungligen förväntat oss - löst problemet. Tvärtom, vi har bara öppnat en dörr. Men det här gör faktiskt hela projektet mycket viktigare och intressantare.'