Взаимодействие радиации с водой

09.01.2020

Физикам впервые удалось проследить, как радиация разрушает молекулы воды.

Химические реакции в природе длятся очень быстро - десятки фемтосекунд, квадриллионных долей секунды. За это время атомы в молекулах исходных веществ успевают произвести процессы взаимодействия и занять свои новые позиции. При этом электроны в них взаимодействуют еще быстрее - за десятки или сотни аттосекунд, тысячных долей фемтосекунды.

Ученым удалось начать изучение этих процессов за счет сверхбыстрых лазеров и ускорителей частиц, которые могут производить сверхкороткие вспышки рентгеновского и гамма-излучения длиной в несколько фемтосекунд.

Физики из Аргоннской национальной лаборатории с помощью этих устройств смогли впервые посмотреть, как радиация взаимодействует с водой. Эксперименты показали, как гамма-излучение выбивает электроны из ее молекул.

"Мы впервые проследили за самой быстрой химической реакцией, которая может происходить в ионизированной воде, - рождением гидроксильного радикала (-OH). Изучение такого иона важно, так как он легко проникает через различные барьеры в организме и может повреждать все важные биомолекулы, в том числе РНК, ДНК или белки", - говорит Линда Янг, один из авторов работы.

После того, как фотон выбивает электрон из молекулы воды в ходе взаимодействия с другими веществами, она приобретает положительный заряд и притягивает своих соседей. Когда одна из соседних молекул сближается с ней на достаточно близкое расстояние, происходит сверхбыстрая реакция, в ходе которой заряженная молекула воды отдает один из протонов и распадается. В результате этого возникает гидроксоний, комплексное соединение протона и воды (H3O+), а также OH-ион, который мгновенно соединяется с выброшенным ранее электроном.

Опыт с молекулой воды проходил с помощью сверхбыстрого и мощного рентгеновского лазера LCLS. При этом в таком эксперименте он служит как источник ионизирующего излучения, так и как средство для изучения процесса разрушения молекул воды.

<< Назад: Бактерии, которые едят грязь и дышат электричеством 10.01.2020

>> Вперед: Миниатюрный мультисистемный GNSS-модуль Quectel L96-M33 с patch-антенной 09.01.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Монитор Philips 24B2D5300 с двумя экранами 120 Гц 30.05.2026

Компания Philips разработала интересное устройство, которое решает эту задачу элегантно и технологично. Новый монитор 24B2D5300 оснащен сразу двумя полноценными экранами - один спереди, другой сзади. Такая конструкция особенно востребована в банках, на рецепциях, в медицинских центрах и коворкингах, где важна прозрачность взаимодействия. Обе панели монитора представляют собой IPS-матрицы с диагональю 23,8 дюйма и разрешением Full HD (1920x1080 пикселей). Каждая из них поддерживает частоту обновления 120 Гц, что пока остается редкостью для бизнес-ориентированных моделей. Высокая частота обновления обеспечивает плавное изображение даже при динамичном контенте, делая работу за монитором более комфортной и презентации - более качественными. Пользователи могут выбирать между двумя основными режимами работы: дублирование одного и того же изображения на оба экрана или использование дисплеев как полностью независимых. Благодаря этому сотрудник может видеть на своей стороне рабочую информ ...>>

Цыплята из искусственного яйца, напечатанного на 3D-принтере 29.05.2026

Компания Colossal Biosciences, известная своими амбициозными инициативами по "воскрешению" вымерших животных, достигла важного прорыва. Специалистам удалось вырастить цыплят из полностью искусственного яйца, созданного с помощью 3D-печати. Эта технология рассматривается как значительный шаг на пути к возможному возрождению одного из самых впечатляющих представителей исчезнувшей фауны - гигантского моа. Южноостровной гигантский моа (Dinornis robustus) был одной из самых высоких птиц в истории Земли. Самки этого нелетающего родственника страусов могли вырастать выше двух метров и дотягиваться до пищи на высоте до 3,6 метра. Эти гиганты обитали в Новой Зеландии, однако полностью исчезли примерно в XV веке после активной охоты со стороны первых поселенцев-маори. Теперь Colossal Biosciences пытается вернуть подобных птиц в современный мир с помощью передовых биоинженерных решений. Искусственное яйцо, разработанное компанией, состоит из титановой решетчатой оболочки, изготовленной на 3 ...>>

Случайная новость из Архива Лазерные пропалыватели сорняков 13.11.2025 На выставке Agritechnica 2025 в Ганновере сразу несколько компаний представили свои разработки, которые могут изменить подход к прополке в ближайшие годы. Среди участников особенно выделялась Escarda Technologies, представившая модульную машину нового поколения. Инженеры переработали конструкцию таким образом, чтобы трехточечный навесной механизм располагался спереди, а питание подавалось от переднего вала отбора мощности. Такая конфигурация позволяет оператору контролировать процесс визуально и обеспечивает точность, необходимую при работе с лазерной системой. Компания делает ставку на полный отказ от химических средств и уверена, что технологии точечного воздействия способны существенно повысить экологичность сельского хозяйства. Параллельно свои наработки демонстрировал немецкий производитель Rumex. Их система использует инфракрасные лазерные диоды, которые воздействуют на сорняки путем нагревания и локального выжигания тканей. Хотя машина пока находится на стадии раннего прототипа, разработчики предполагают, что серийные поставки могут начаться уже в 2027 году. Rumex ориентируется прежде всего на фермеров, работающих в сфере органического земледелия, которым особенно важно уменьшение применения химических препаратов. Особое внимание на выставке привлекла греческая компания Terra Robotics, готовящаяся к поставкам своей системы уже в первом квартале 2026 года. Ее машина отличается модульной конструкцией и возможностью установки двух, трех или четырех рабочих блоков, каждый из которых оснащен двумя лазерами. Версия с тремя модулями весит около 700 килограммов и требует мощности вала отбора мощности не менее 48 лошадиных сил. Характерные черные шланги, проложенные поверх модулей, выполняют роль активного охлаждения лазеров, что позволяет системе стабильно работать даже при высокой нагрузке. Немаловажной частью разработки Terra Robotics стали алгоритмы машинного зрения. Производитель утверждает, что система уверенно распознает морковь, шпинат и лук, а при необходимости может быть адаптирована под любую другую культуру всего за неделю обучения. Это делает технологию гибкой и пригодной для разнообразных агротехнических условий, особенно в сфере точного земледелия, требующего индивидуального подхода к каждому растению. Интересное направление было представлено компанией Pantec из Лихтенштейна, которая перенесла опыт медицинской отрасли в сельское хозяйство. Вместо лазеров, работающих на принципе нагревания, они используют твердотельные лазеры с диодной накачкой, применяемые в медицине для разрезания тканей по водной структуре. Согласно данным Pantec, такой метод оказался эффективным не только против сорняков, но и против вредителей, включая колорадского жука. Обнаружение насекомых происходит при помощи обычных 2D-камер, а лазер обеспечивает мгновенное и энергоэффективное поражение цели. Компания Pantec не производит собственные машины, но поставляет технологический модуль, который можно интегрировать в различную сельскохозяйственную технику. Это открывает возможность для фермеров и производителей орудий самостоятельно выбирать конфигурацию оборудования, дополняя его лазерными системами точечного воздействия. Такой подход может ускорить распространение лазерной прополки и сделать ее доступной не только крупным хозяйствам, но и небольшим фермерам.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026