国际研究小组真正开始做的是检测一个神秘的化学物体:溶液中的双电子。双电子由两个电子组成,但与原子不同的是,它没有原子核。到目前为止,科学家们还无法直接探测到这样的物体。由苏黎世联邦理工学院教授 Ruth Signorell 领导的研究人员在用双电子进行实验时,他们意外地发现了一种产生慢电子的新过程。这些可用于引发某些化学反应。
双电子是不稳定的。它们在不到万亿分之一秒的时间内再次分裂成两个电子。正如研究人员能够证明的那样,其中一个电子留在原地,而另一个电子——能量低,因此相对较慢——移开了。新方法的特别之处在于它允许研究人员控制该电子的动能,从而控制其速度。
双电子占据空腔
但首先要做的是:为了产生双电子,研究人员将钠溶解在(液)氨中,并将该溶液暴露在紫外线下。这种暴露导致来自氨分子的电子与来自钠原子的电子结合,从而形成双电子。双电子短暂地占据了溶液中的一个微小空腔。研究人员设法表明,当双电子分裂时,其中一个电子以由所用紫外线波长决定的速度移动。“一些紫外线能量已经转移到电子上,”Signorell 说。
苏黎世联邦理工学院的研究人员与德国弗莱堡大学、法国 SOLEIL 同步加速器和奥本大学的研究人员合作开展了这项工作。
检查反应和辐射损伤
由于各种原因,这种具有低动能的电子很有趣。一是慢速电子对人体组织造成辐射损伤。移动电子可以在该组织中形成,例如由于 X 射线或放射性。然后它们可以附着在 DNA 分子上并引发化学反应。在实验室中更容易地产生这种慢速电子将有助于研究人员更好地研究导致辐射损伤的机制。
但人体并不是接受自由电子的化合物引发化学反应的唯一场所。合成可的松和其他类固醇的生产只是一个例子。
使使用紫外线作为直接在溶液中产生慢速电子并控制电子能量的相对简单的方法成为可能,将使将来更容易更好地检查这些反应。化学家甚至有可能优化反应,例如通过使用紫外线来增加电子的动能。
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