Сотрудники лаборатории непредельных гетероатомных соединений Федерального исследовательского центра «Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского Сибирского отделения Российской академии наук» в составе международного коллектива учёных из Китая и Чехии стали соавторами исследования, дающего новое понимание радиационно-индуцированного переноса протона в гидратированных биомолекулах. Результаты исследования опубликованы в статье в журнале Nature Communications.

Перенос протона — фундаментальная реакция, лежащая в основе многих химических и биохимических процессов, однако, на сегодняшний день очень мало исследованная ввиду её чрезвычайно быстрой динамики. В работе осуществлено первое прямое наблюдение переноса протона в моногидратном комплексе пиррола (моделирующего биологическую систему) под воздействием ионизирующего излучения.

Процесс изучался экспериментально двумя методами: с использованием техники электронного удара и мощного фемтосекундного лазера. В обоих методах сначала образовывался дикатион пиррола, который в течение очень короткого времени (примерно за 60 фс) передавал протон ассоциированной с ним молекуле воды с образованием пирролил катиона (C₄H₄N+) и иона гидроксония (H₃O+). После этого, два катионных фрагмента претерпевали кулоновское отталкивание.

Исследование с помощью электронного удара дало информацию о начальных состояниях и динамике процесса, которая была получена путем одномоментного измерения импульсов образующихся катионов и электронов. Эксперименты с применением фемтосекундного лазера позволили проследить динамику переноса протона. Для однозначной интерпретации экспериментальных данных применялись неэмпирические квантовохимические расчёты.

Полученные в работе оценки показывают, что перенос протона занимает всего 50–60 фемтосекунд. Это ставит рассматриваемый процесс в ряд самых быстрых химических реакций.

Источник: ФИЦ ИрИХ СО РАН.