به تازگی تنها با استفاده از باریکه‌ای از مولکول‌های منفرد، فاصله‌ی اتمی در یک مولکول اندازه‌گیری شده است.

نمایی از آزمایش اندازه‌گیری فاصله‌ی اتمی با استفاده از باریکه‌ی مولکولی

روش کلاسیکی برای بررسی ساختار اتمی یک مولکول، پراکندگی اشعه‌ی ایکس از سطح بلور است. اما گاهی اوقات برای برخی از بلورها این کار غیرممکن می‌شود. اکنون پژوهشگران آلمانی در Physical Review Letters گزارش کرده‌اند که با استفاده از پراکندگی اشعه‌ی ایکس، فاصله‌ی بین دو اتم را درون باریکه‌ای از مولکول‌های یکسان و خطی اندازه گرفته‌اند. این آزمایش امکان استفاده از چشمه‌های اشعه‌ی ایکس را برای بررسی بهتر مولکول‌های ایزوله نشان می‌دهد.

پراش اشعه‌ی ایکس یکی از دقیق‌ترین روش‌ها برای اندازه‌گیری فواصل اتمی و بررسی ساختار مولکولی مواد نظیر پروتئین‌ها به حساب می‌آید. اما برای انجام این کار باید مولکول‌ها را به صورت بلوری منظم درآورد. پرتوهای ایکس تنها در جهاتی خاص از سطح بلور به خوبی پراکنده می‌شوند و پژوهشگران از این زوایا برای محاسبه‌ی فواصل اتمی استفاده می‌کنند. بلورهای بدون نقص و بزرگ برای نقاط پراش روشن بسیار مهم هستند. اما برای بسیاری از این پروتئین‌ها، رشد چنین بلورهایی کار دشواری است.

مزیت روش جدید آن است که حتی برای بلورهای کوچک نیز کاربرد دارد. بنا به گفته‌ی این پژوهشگران، از نظر آزمایشگاهی این گام بزرگی به سمت جلو محسوب می‌شود؛ اما از نظر مفهومی همچنان بلورشناسی نام دارد.

آن‌ها باریکه‌ای از مولکولی کوچک شامل بنزن و اتم‌های ید را مورد استفاده قرار دادند. یدها در مقایسه با سایر اتم‌های موجود در مولکول، تعداد الکترون‌های بیشتری را دارا هستند، بنابراین هنگام برخورد با باریکه بیشترین پراکندگی را به وجود می‌آورند. آن‌ها محور یدها را با میدان الکتریکی لیزر تنظیم کرده‌ و توانسته‌اند به این طریق سیگنال‌های پراش قابل اندازه‌گیری تولید کنند.

مطابق شکل آن‌ها ابتدا پالس لیزر مادون قرمز (موج صورتی) و سپس پرتوهای اشعه‌ی ایکس (موج آبی) را به باریکه‌ی مولکولی می‌تابانند. با استفاده از دو آشکارساز موجود (مستطیل) و تغییر پرتوهای ایکس پراکنده با زاویه، فاصله‌ی بین دو اتم ید در مولکول اندازه‌گیری می‌شود.

در این آزمایش برخلاف قله‌های تیزی که هنگام استفاده از بلور مشاهده می‌شود، شدت پراکندگی به آرامی با زاویه‌ی پراکندگی افزایش می‌یابد. بر مبنای شکل انحنای پراکندگی، این گروه استدلال می‌کند که فاصله‌ی بین دو اتم ید باید حدود 800 پیکومتر باشد؛ کمی بیش از مقدار 700 پیکومتر شناخته شده‌ی فعلی.

آن‌ها معتقدند این نسل از لیزرها می‌تواند جهت ردیابی مکان‌های اتمی در طول یک واکنش شیمیایی که در بازه‌ی زمانی فمتوثانیه رخ می‌دهد، به کار رود.

منبع: X rays Measure Lone Molecules