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:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Управление снами для решения важных задач 01.03.2026

Сны на протяжении веков привлекали внимание философов, психологов и ученых, вызывая вопросы о том, насколько они отражают нашу реальность и могут ли влиять на мышление. Новое исследование нейробиологов из Northwestern University показывает, что содержание человеческих сновидений можно частично направлять, а фаза быстрого сна (REM) играет ключевую роль в творческом мышлении и поиске нестандартных решений. В эксперименте ученые использовали метод целенаправленной реактивации памяти (TMR). Пока участники спали, им подавали звуки, ассоциированные с головоломками, предложенными им ранее. Сигналы включались только после подтверждения мозговой активности, указывающей на фазу быстрого сна. В результате 75% испытуемых сообщили о появлении во сне образов или идей, связанных с нерешенными задачами. При этом головоломки, "проникшие" в сновидения, решались значительно чаще: 42% против 17% у задач, которые не фигурировали во сне. Исследователи подчеркивают, что это не прямое доказательство тог ...>>

Новый томат с повышенным содержанием витамина A 28.02.2026

Проблема дефицита витамина A остается одной из глобальных задач здравоохранения, особенно в регионах с ограниченным доступом к разнообразной пище. Недавние достижения биотехнологий позволяют создавать продукты, способные существенно улучшить питание населения, и одним из таких примеров стал новый томат, обогащенный витамином A. Исследователи из Университета Флориды разработали сорта томатов с повышенным содержанием бета-каротина - вещества, которое организм преобразует в витамин A. Работа была выполнена Джингвеем Фу, Дениз Тиеман и Баллой Ратиноспати в Институте пищевых и аграрных наук UF/IFAS. Созданные помидоры отличаются существенно более высоким уровнем бета-каротина по сравнению с обычными сортами, а также с продуктами, традиционно богатыми этим соединением, такими как сладкий картофель и капуста. По словам профессора Ратинасабапати, регулярное употребление всего 50-100 граммов этих обогащенных томатов может покрыть суточную потребность человека в витамине A, что делает их п ...>>

Случайная новость из Архива Сверхкомпактные сенсоры Sony IMX928 и IMX929 31.01.2026 В эпоху тотальной автоматизации производства и перехода к Индустрии 4.0 качество и скорость машинного зрения становятся критически важными. Камеры и сенсоры, установленные на конвейерах, роботах и системах контроля качества, должны одновременно захватывать мельчайшие детали и мгновенно реагировать на быстро движущиеся объекты. Компания Sony, один из лидеров в области промышленной визуализации, представила два новых сенсора с глобальным затвором - IMX928 и IMX929, которые сочетают рекордно высокое разрешение с выдающейся скоростью считывания в исключительно компактных квадратных корпусах. Оба сенсора разработаны специально для задач автоматизации, высокоточного 3D-измерения и сложного визуального инспекционного контроля, особенно в производстве электроники и полупроводников. Главная особенность новинок - почти идеальная квадратная форма матрицы, которая позволяет максимально эффективно использовать пространство внутри оборудования и упрощает интеграцию в компактные промышленные системы. Модель IMX928 обладает разрешением 68,16 мегапикселя и размером активной области 22,5 x 22,5 мм. По сути, это уже полнокадровый сенсор, однако его высота остается сравнительно небольшой, что делает его идеальным решением для тех случаев, когда требуется максимально детализированное изображение в ограниченном пространстве. Такой сенсор способен обеспечить исключительное качество картинки даже при стесненных габаритах промышленных камер. Еще более компактным оказался IMX929: его матрица занимает всего 19,9 x 19,9 мм, при этом разрешение составляет 50,79 мегапикселя. Благодаря уменьшенным размерам сенсор легче интегрируется в системы с жесткими ограничениями по объему, сохраняя при этом очень высокую детализацию и быстродействие, что особенно ценно для современных линий сборки и контроля качества. Ключевое преимущество обоих сенсоров - технология глобального затвора, которая полностью исключает искажения движения (эффект rolling shutter), неизбежные при съемке быстро перемещающихся объектов. Sony подчеркивает, что новая архитектура позволила найти оптимальный баланс между разрешением, скоростью считывания и габаритами без потери надежности - качества, критически важного для непрерывной работы на производстве. По скорости считывания новинки заметно превосходят предшественников. IMX928 обеспечивает 12-битное считывание на уровне до 90 кадров в секунду, а более компактный IMX929 достигает впечатляющих 136 кадров в секунду. Для сравнения: предыдущая модель IMX927 с разрешением 105 мегапикселей выдавала лишь 73 кадра в секунду. Такой прирост производительности открывает новые возможности для систем реального времени, где каждая доля секунды имеет значение. Новые сенсоры Sony ориентированы прежде всего на автоматизированные производственные линии, прецизионный 3D-контроль размеров и поверхности, а также на передовые процессы в полупроводниковой отрасли, где требуется одновременно высокая детализация и мгновенная реакция на дефекты.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026