Credit: Lea-Maria Ibele

العلماء يلتقطون صورًا متسلسلةً للتفاعلات الجزيئية المحرضة بالضوء

التقط العلماء في جامعة كنساس Kansas University صورًا فائقة السرعة لتفاعلات فتح الحلقات المحرضة بالضوء وهي تفاعلات مشابهة لتلك التي يستخدمها جسم الإنسان لتركيب فيتامين D عن طريق ضوء الشمس، وقد تم نشر البحث في دورية Nature Chemistry.

وقال دانيال رولز وهو أستاذ مساعد في الفيزياء والباحث الأساسي في هذه الدراسة: «اعتبروا مجموعة الصور هذه كأنها أفلام متحركة»، وأعقب بالقول: «لكل جزيء يبدأ التفاعل بشعاع من الليزر ثم تلتقط صورًا سريعة مع مرور الزمن وبعد ذلك تجمع تلك الصور معًا وهذا يخلق [فلمًا جزيئيًا] يوضح كيف تتغير البنية الإلكترونية للجزيء كتابع لمرور الزمن ما بين لحظة بدايتنا ولحظة توقفنا».

وقال شاشانك باثاك Shashank Pathak طالب الدكتوراه والكاتب الرئيسي للدراسة بأن الفكرة كانت لدراسة ديناميكية فتح الحلقة ضمن جزيء ما وذلك بمقياس زمني على مستوى الفيمتوثانية (والتي هي جزءٌ من مليون مليار جزء من الثانية).

يستخدم العلماء ليزر الإلكترونات الحرة لتجسيد كيفية حدوث هذه التفاعلات بشكل مرئي وذلك عن طريق تسجيل أطياف طاقة الإلكترونات في حين تتحرك الذرات ضمن الجزيء بعيدًا عن بعضها.

ويضيف باثاك: «إن تفاعل فتح الحلقة يُشاهد في الطبيعة بوفرة بالغة ويمكن أخذ تفاعل تشكيل فيتامين D3 كمثال؛ فحينما تشع الشمس على جلدنا فإننا نمتلك مركبات كبيرة تحوي تلك البنى الحلقية الصغيرة وهي التي تساعد بامتصاص الأشعة فوق البنفسجية في حين تنفتح الحلقة لتشكيل المركب البدئي لتشكيل فيتامين D3».

وذكر أيضًا: «إن عملية تكوين فيتامين D3 تتضمن وظائفًا حيويةً متنوعةً وعملية فتح الحلقة هذه هي خطوة صغيرة -بل صغيرة جدًا- لإكمال تلك العملية».

كان هذا البحث قادرًا على تسجيل تلك التغيرات في الجزيء وذلك لفهم سرعة تلك العملية وفهم آلية حدوثها ومقارنة النتائج بالنظرية الموضوعة سابقًا.

وقال رولز، والذي استلم جائزة National Science Foundation Faculty Early CAREER في عام 2018 وموّل عن طريقها هذا البحث: «إن فهم هذه العملية يمتلك تطبيقات لجعل عمليات مشابهة مستخدمة في التكنولوجيا أكثر فعالية وأيضًا لوضع قواعد عامة يمكن تطبيقها لتفاعلات مشابهة».

المصادر: 1