Прорыва удалось добиться с помощью комбинации компьютерной симуляции и уникального рентгеновского лазера LCLS. В ходе эксперимента ученые исследовали простую реакцию окисления угарного газа на катализаторе из кристалла рутения, который используется во многих областях, например для очистки воды на МКС.
Исследователи облучили поверхность кристалла обычным лазерным излучением, в результате чего молекулы угарного газа начали отрываться от катализатора. Затем применили рентгеновские лазерные импульсы и наблюдали, как молекулы, временно оказавшиеся в газообразном состоянии, взаимодействовали с катализатором.
Надо отметить, что ученые не ожидали увидеть данное состояние молекул – до сих пор технологий "съемки" таких процессов не было.
Более того, эксперимент не только подтвердил представления о первом этапе химической реакции, но и обнаружил неожиданно высокую долю молекул, которые "застряли" в подвешенном состоянии над рутением. Таким образом благодаря новой методике непосредственного наблюдения химической реакции, ученым придется пересмотреть некоторые процессы взаимодействия веществ.
Новая технология открывает огромные перспективы для химиков. До сих пор химические реакции в некотором смысле оставались "вещью в себе", но теперь появилась возможность непосредственно наблюдать реакции на молекулярном уровне. В практическом плане это, прежде всего, означает большой прогресс в очень перспективной области химии – разработке катализаторов.
Теперь ученые смогут быстрее создавать эффективные катализаторы для получения новых более дешевых синтетических видов топлива и альтернативных источников энергии, а также для уменьшения загрязнения окружающей среды.