Жидкости и различные растворы присутствуют вокруг нас постоянно. Тем не менее изучение их свойств на молекулярном уровне по-прежнему представляет собой непростую задачу.
Главная трудность заключается в отсутствии у жидкостей упорядоченной структуры, а также в недостаточной изученности процессов взаимодействия между растворенным веществом и растворителем.
Несмотря на это, группа ученых приняла решение осветить процессы, происходящие во время химических реакций, применив метод высокогармонической спектроскопии.
Благодаря импульсам сверхкороткого лазерного излучения удается получать кадры, захватывающие перемещение электронов и даже атомных ядер за периоды, слишком короткие для регистрации обычными способами. Ключевая сложность при анализе жидкой среды — её высокое поглощение света и интенсивное молекулярное движение, затрудняющее интерпретацию полученных данных.
Ученые нашли выход — использовали крайне тонкий слой жидкости, который позволяет значительно увеличить прохождение света, обеспечивая возможность зафиксировать местные структурные перестройки и быстро протекающие динамические процессы внутри жидкости.
Вдохновлённые первыми положительными результатами, ученые перешли к анализу простых жидких смесей, стремясь выяснить, как лазерная система будет успешно делать снимки разных жидкостей. Но когда исследование достигло раствора фторбензольного соединения с метанолом, произошло неожиданное — одна из гармоник лазерной спектроскопии внезапно исчезла, словно в спектре была заглушена определённая частота. Такой эффект чрезвычайно маловероятен и указывает на то, что между молекулами происходит особое взаимодействие.
Дальнейшие эксперименты продемонстрировали, что атом фтора в такой среде создаёт плотную электронную оболочку, нарушая процессы генерации лазерных гармоник. Это открытие раскрывает новые горизонты для понимания сложной динамики электронов в жидкостях.
Исследователи ожидают, что этот метод вызовет интерес к сверхбыстрым исследованиям жидкой фазы, получать детальную картину структуры и поведения веществ под воздействием экстремально коротких лазерных импульсов.