Wetenschappers hebben voor het eerst rechtstreeks waargenomen dat een proton tijdens een chemische reactie uit een molecuul ontsnapt. De waarneming werd gedaan met behulp van een techniek genaamd ultrasnelle elektronendiffractie (UED), waarmee de onderzoekers de beweging van atomen in realtime konden volgen.

De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Science, biedt nieuwe inzichten in hoe chemische bindingen breken en ontstaan. Dit fundamentele begrip zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe medicijnen, katalysatoren en andere materialen.

Bij een chemische reactie worden bindingen tussen atomen verbroken en worden nieuwe bindingen gevormd. Dit proces kan erg snel zijn en plaatsvindt in de orde van femtoseconden (een biljardste van een seconde). UED is een van de weinige technieken die de dynamiek van chemische reacties op deze ultrasnelle tijdschaal kan vastleggen.

In het onderzoek gebruikten de onderzoekers UED om de beweging van atomen in een molecuul methaan (CH4) te volgen. Ze ontdekten dat wanneer het molecuul werd blootgesteld aan een laserpuls met hoge energie, er een proton (H+) uit het molecuul werd geworpen. Dit proces vond plaats binnen 10 femtoseconden.

De onderzoekers konden een gedetailleerd moleculair filmpje van de reactie reconstrueren. De film laat zien hoe het proton uit het molecuul ontsnapt en de resterende atomen zich herschikken om een ​​nieuw molecuul te vormen.

Deze studie biedt de eerste directe observatie van een proton dat tijdens een chemische reactie uit een molecuul ontsnapt. Dit fundamentele begrip zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe medicijnen, katalysatoren en andere materialen.

Meer details over het onderzoek :

* Het onderzoek werd geleid door onderzoekers van het SLAC National Accelerator Laboratory in Menlo Park, Californië.

* De onderzoekers gebruikten de Linac Coherent Light Source (LCLS), een krachtige röntgenlaser, om de hoogenergetische laserpulsen te genereren die werden gebruikt om de chemische reactie op gang te brengen.

* De UED-metingen zijn uitgevoerd met behulp van een speciale detector, een zogenaamde streak-camera. Met de streak-camera konden de onderzoekers de beweging van atomen in realtime volgen.

Potentiële toepassingen van dit onderzoek :

* Het fundamentele begrip van hoe chemische bindingen breken en ontstaan, zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe medicijnen, katalysatoren en andere materialen.

*De onderzoekers zijn bijvoorbeeld van mening dat de inzichten uit dit onderzoek kunnen worden gebruikt om nieuwe medicijnen te ontwerpen die effectiever zijn en minder bijwerkingen hebben.

* Het onderzoek zou ook kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe katalysatoren, stoffen die chemische reacties versnellen. Dit zou het mogelijk kunnen maken om chemicaliën efficiënter en met minder afval te produceren.