पैसिफिक नॉर्थवेस्ट नेशनल लेबोरेटरी और SLAC त्वरक केंद्र की प्रयोगशालाओं में, वैज्ञानिकों ने पहली बार आणविक चित्र प्राप्त किए हैं कि एक प्रमुख रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान पानी एक अणु के चारों ओर कैसे पुनर्गठित होता है। प्रकाश एक साथ इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन के स्थानांतरण को ट्रिगर करता है, और आसपास का पानी इस प्रक्रिया का समर्थन करने के लिए तुरंत अपनी संरचना बदल देता है।
प्रोटॉन-युग्मित इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण के रूप में जानी जाने वाली यह प्रतिक्रिया प्रकाश संश्लेषण, ईंधन कोशिकाओं के काम और कई उत्प्रेरक प्रक्रियाओं के केंद्र में है। अणु एक फोटॉन को अवशोषित करता है, इलेक्ट्रॉन पुनर्वितरित होता है, और प्रोटॉन एक विशिष्ट स्थल से जुड़ जाता है। अब तक, कोई भी इन सभी परिवर्तनों को एक साथ परमाणु सटीकता के साथ नहीं देख सका था।
शोधकर्ताओं ने एक्स-रे विधियों के संयोजन का उपयोग किया: इलेक्ट्रॉनों की गति को ट्रैक करने के लिए अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी और पानी के अणुओं के पुनर्गठन को रिकॉर्ड करने के लिए एक्स-रे प्रकीर्णन। प्रयोग SLAC में Linac सुसंगत प्रकाश स्रोत पर किए गए, जहां अति-लघु स्पंदों ने पिकोसेकंड पैमाने पर घटनाओं को 'फ्रीज' करने की अनुमति दी।
एक मॉडल के रूप में, एक रूथेनियम कॉम्प्लेक्स चुना गया था जो अनावश्यक पुनर्गठन के साथ संकेतों को जटिल नहीं करता है। सैद्धांतिक गणना और आणविक गतिशीलता सिमुलेशन ने प्राप्त आंकड़ों को समझने और इलेक्ट्रॉनिक संरचना में स्थानीय परिवर्तनों को जल नेटवर्क के वैश्विक पुनर्गठन से जोड़ने में मदद की।
परिणाम अधिक कुशल उत्प्रेरक, प्रवाह बैटरी और ऊर्जा रूपांतरण उपकरणों के निर्माण का मार्ग खोलते हैं। यह समझना कि विलायक वातावरण आवेश स्थानांतरण को कैसे प्रभावित करता है, इंजीनियरों को वास्तविक प्रणालियों में इन प्रक्रियाओं को बेहतर ढंग से नियंत्रित करने में सक्षम बनाएगा।
वैज्ञानिक ध्यान देते हैं कि प्रोटॉन का प्रत्यक्ष अवलोकन अभी तक संभव नहीं है, लेकिन प्रयोग और गणना का सामंजस्य एक विश्वसनीय तस्वीर प्रदान करता है। नई विधि अधिक जटिल जैविक और तकनीकी प्रतिक्रियाओं पर लागू करने के लिए पहले से ही तैयार है।
यह अवलोकन दर्शाता है कि अणु और उसका जलीय परिवेश कितनी निकटता से एक इकाई के रूप में कार्य करते हैं, और मौलिक रासायनिक परिवर्तनों के अध्ययन के लिए नए क्षितिज खोलता है।
