Реакция молекулы углерода С60 на ИК свет. Лазерные физики сделали снимки того, как молекулы углерода C60 реагируют на чрезвычайно короткие импульсы интенсивного инфракрасного света.

Инфракрасный лазерный импульс поражает макромолекулу углерода. Это вызывает структурное преобразование молекулы и выпускает электрон в окружающую среду. Лазерная дифракция электрона используется для изображения преобразования. Фото: Александр Гелин

C60 – чрезвычайно хорошо изученная молекула углерода, которая состоит из 60 атомов углерода и имеет структуру, похожую на футбольный мяч. Макромолекула также известна как бакминстерфуллерен (или бакибол), имя, данное как дань уважения архитектору Ричарду Бакминстеру Фуллеру, который проектировал здания с похожими формами.

В настоящее время физики-лазеры облучают шарообразные шарики инфракрасными фемтосекундными лазерными импульсами (одна фемтосекунда составляет миллионную часть миллиардной доли секунды). Под воздействием интенсивного света форма макромолекулы изменялась от круглой к удлиненной. Физики смогли наблюдать это структурное преобразование, используя следующую хитрость: при максимальной силе инфракрасный импульс вызывал высвобождение электрона из молекулы. Из-за колебаний в электромагнитном поле света электрон сначала ускорялся в направлении от молекулы и затем возвращался обратно к молекуле, причем все это происходило в течение нескольких фемтосекунд. Наконец, электрон рассеялся на молекуле и покинул ее полностью. Изображения этих дифрагированных электронов позволили реконструировать деформированную структуру молекулы.

Фуллерены, открытие которых было удостоено Нобелевской премии по химии в 1996 году, являются стабильными, биосовместимыми и обладают замечательными физическими, химическими и электронными свойствами. «Более глубокое понимание взаимодействия фуллеренов с ультракоротким, интенсивным светом может привести к новым применениям в сверхбыстрой электронике, управляемой светом, которая может работать на скоростях на много порядков быстрее, чем обычная электроника», – объясняет профессор Маттиас Клинг.

По материалам phys.org