Ученые из Института науки Токио (Япония) под руководством доцента Шигэказу Ито совершили важный прорыв в изучении реактивных частиц на атомном уровне. Они использовали метод спектроскопии мюонного спинового вращения (µSR), чтобы исследовать, как мюоны (элементарные частицы) взаимодействуют с молекулами, содержащими фосфор. Результаты их работы, опубликованные в журнале Scientific Reports, открывают новые возможности для понимания структуры и динамики материалов.
Мюоны — это частицы, похожие на электроны, но тяжелее. Когда мюон попадает в материал, он может образовать мюоний (Mu) — аналог атома водорода, но с мюоном вместо протона. Этот мюоний затем взаимодействует с атомами материала, создавая реактивные частицы, которые можно изучать. В данном случае мюоний избирательно взаимодействовал с атомами фосфора в молекуле, образуя стабильный, но очень реактивный радикал.
Ученые использовали метод поперечно-полевой µSR-спектроскопии (TF-µSR), который позволяет наблюдать, как мюоны взаимодействуют с локальными магнитными полями в материале. Это дало возможность детально изучить процесс образования радикалов даже при очень низких концентрациях.
Мюоний избирательно взаимодействует с атомами фосфора, создавая стабильные, но реактивные радикалы.
Эти радикалы стабилизируются благодаря π-делокализации (распределению электронов по всей молекуле), что делает их более реактивными.
Температура влияет на структуру радикалов: при повышении температуры они становятся более стабильными.
Это открытие может иметь большое значение для материаловедения и биологии. Например, оно может помочь в создании новых функциональных материалов, основанных на спине электронов, или в разработке веществ, регулирующих структуру нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). Метод µSR-спектроскопии позволяет изучать реактивные частицы на атомном уровне, что открывает новые горизонты для науки.