Nature Chemistry誌に掲載されたこの研究は、カリフォルニア大学バークレー校、ドイツのハンブルクの物質構造とダイナミクスのためのマックスプランク研究所の研究者チームによって実施されました。彼らは、超高速電子回折と呼ばれる手法を使用して、2つの光子の光によって引き起こされる分子変化を記録しました。
「2つの光子を吸収した後、分子の電子がどのように再分配するかを見ることができました」と、カリフォルニア大学バークレー校のポスドク研究員であるベンジャミン・ファインバーグは述べました。 「これにより、分子の変化をリアルタイムで追跡することができ、分子が光にどのように反応するかについての詳細な見方を提供しました。」
研究者は、2つの炭素原子間のトリプル結合で接続された2つのフェニルリングで構成される単純な有機分子であるジフェニルアセチレンと呼ばれる分子を研究しました。分子が2つの光子の光を吸収すると、光増殖と呼ばれる化学反応を起こし、2つのフェニル環が互いに新しい結合を形成します。
超高速電子回折を使用して、研究者は、フェムト秒のタイムスケールでこの反応に関連する分子変化を捉えることができました（1つのフェムト秒は10億分の1秒の100万分の1です）。彼らは、分子内の電子がどのように移動して自分自身を再分配するかを観察し、2つのフェニル環の間に新しい結合の形成につながることを観察しました。
分子が光にどのように反応するかについてのこの詳細な理解は、化学、材料科学、医学などのフィールドに大きな意味を持つ可能性があります。たとえば、科学者が光を吸収し、太陽電池などのエネルギーに変換するのにより効率的な新しい材料を設計するのに役立ちます。さらに、体内の特定の部位を正確に標的とする可能性のある光活性化薬の開発に役立つ可能性があります。
「私たちの仕事は、化学反応のダイナミクスを研究し、分子が光とどのように相互作用するかを理解するための新しい可能性を開きます」と、カリフォルニア大学バークレー校の化学教授であるDaniel Neumarkは述べています。 「この知識は、エネルギー変換やその他のアプリケーションの光の力を活用する新しい技術を開発するために不可欠です。」
チームの調査結果は、分子動物製造の分野での重要な前進を表しており、分子が光と相互作用したときに発生する基本的なプロセスをより深く理解します。
