仔细研究分子中的原子运动可能会使生物技术研究人员受益

每个分子都拥有一个复杂的运动原子景观 - 并且挑出和检查个别核振动的能力可以解开预测和控制化学反应的秘密。现在，由瑞典研究人员开发的一种新方法使生物技术研究人员能够做到这一点。

这种新方法在测量分子运动和能量方面提供了前所未有的细节 - 能够更好地控制和理解生物技术研究领域的化学反应。

该技术最近在Nature Communications上发表，它使用X射线散射来测量分子中原子的特定运动，并具有极高的能量分辨率。

斯德哥尔摩KTH皇家理工学院理论化学与生物学系的研究员Victor Kimberg说：“这个想法是基于将一种分子激发到一种高能量，局部化的状态。” 然后它发出的X射线辐射扫描分子的能量景观，精确度与Kimberg相比，可以观察到山顶上单个昆虫的运动。

每个分子都有自己的能量“景观”，或者当分子通电时原子经历的完整的多维运动谱。这些运动包括弯曲和拉伸粘合。用几何术语表示，原子在一个分子中彼此之间的关系是科学家为了确定分子的势能面(PES)而需要知道的关键事项 - 这是分子结构，性质研究中的一个重要值。和反应性。

“PES对催化和光化学等过程非常有用，”Kimberg说。

他说，这项技术首次使科学家能够将分子中的集体原子运动分解为基本成分。

“我们现在可以进一步研究分子中的集体多维原子运动，并观察沿选定反应坐标的特定振动，”他说。“我们不知道有任何其他方法可以做到这一点，所以看起来我们的想法是新的。”

通常，当分子被激发时，可用的唯一测量结果同时显示所有原子运动。完整的PES环境对所有类型的振动都很复杂。Kimberg说，根据他们提出的方法，可以调整X射线光子能量以激发单一类型核运动的振动 - 他说这可以作为开发反应控制方法的基础。

“我们清楚地表明，调谐X射线光子能量与一个核心激发态共振只会引起对称的伸展运动;而调谐到另一个核心激发态则只能激发弯曲运动，”他说。

测量在苏黎世的瑞士光源(SLS)同步加速器实验室进行，与KTH小组合作，该小组由Kimberg，Faris Gel'mukhanov和HansÅgren组成，他们负责基础理论和模拟。