أعلن فريق بحثي أن الدراسة الجديدة المنشورة في Physical Review Letters حققت إنجازًا مهمًا في تصوير حركة إلكترون التكافؤ أثناء تفكك جزيء الأمونيا. وأوضح الفريق أن الإلكترونات الخارجية هي التي تقود التفاعل الكيميائي، بينما تبقى الإشارات الناتجة عن الإلكترونات الأساسية بعيدة عن الرصد التقليدي. وأُجريت التجربة في مصدر الضوء المتماسك الخطي بمختبر SLAC الوطني للمسرعات باستخدام نبضات أشعة سينية قصيرة وقوية. وتؤكد النتائج أن هذه التقنية قد تفتح باب فهم أدق لتفاصيل التفاعل الكيميائي وربما تُمهد الطريق لتطوير أدوية أفضل وعمليات كيميائية أكثر كفاءة.
توضح الدراسة أن الأشعة السينية تتفاعل بقوة مع الإلكترونات الأساسية القريبة من نواة الذرة، في حين تبقى إلكترونات التكافؤ غير ظاهرة في الإشارات التقليدية. قال الباحث الرئيسي إيان جابالسكي إنهم سَعَوا إلى التقاط صور للإلكترونات الفعلية التي تقود هذا التفاعل. وأضاف أن فهم حركة إلكترونات التكافؤ أثناء التفاعلات الكيميائية قد يساعد في تصميم أدوية أفضل وعمليات كيميائية أنظف ومواد أكثر كفاءة.
الإعداد التجريبي والتقنية
اختير جزيء الأمونيا كخيار فريد نظرًا لخفته وقلة عدد الإلكترونات الأساسية التي تحجب إشارات التكافؤ. أطلق الفريق نبضة ضوء فوق بنفسجي لإثارة أحد الإلكترونات إلى مستوى طاقة أعلى، وهو ما يحفز عادةً تفكك الجزيء. ثم استخدمت الأشعة السينية لتسجيل كيف انحرفت سحابة الإلكترون مع بدء تفكك جزيء الأمونيا. وتُعرف هذه السحب بالمدارات، وهي تعكس طاقة الإلكترون وموقعه وتختلف أشكالها باختلاف حالته.
يأمل الباحثون في تكييف النظام ليعمل في بيئات ثلاثية الأبعاد تشبه الأنسجة الحقيقية بشكل أفضل، مما يقرب من تطبيقات الطب التجديدي مثل زراعة أو إصلاح الأنسجة عند الطلب. كما يُحتمل أن يسهم هذا النهج في تحسين قدرات التصوير في البحوث الكيميائية والبيولوجية المستقبلية، من خلال رصد حركة الإلكترونات الدقيقة أثناء التفاعلات. وتؤكد النتائج أن هذه التقنية تمثل إضافة مهمة لفهم الديناميكيات الكيميائية وتطوير تقنيات التصوير المستقبلية.