用激光诱导电子衍射确定分子的结构

光学显微镜彻底改变了我们对微观世界的理解，但是它们的分辨率限制在大约100纳米。要了解分子如何结合，破坏或改变其结构，我们至少需要至少1000倍的分辨率。

激光诱导电子衍射(LIED)是一种技术，可以查明单个分子内的各个原子，并观察该分子发生反应时每个原子在何处移动。事实证明，这项技术是用于成像分子的神奇工具，例如水，羰基硫或二硫化碳。但是，由于结构分辨率取决于对激光场本身的确切了解，因此使用强激光场产生电子衍射对检索精确结构提出了挑战。

Schiller-UniversitätJena报道了另一种新颖的方法，该方法可检索关于原子结构的准确信息，而无需了解激光场的确切知识。他们成功地将该方法应用于气相分子羰基硫(OCS)的成像，尤其是在组成原子之间的键长上，显示出明显的弯曲和不对称拉伸的电离OCS +结构。 结构体。

测定羰基硫的原子键

在他们的实验中，科学家们在氦气中混合了1%OCS的气体混合物，并对其进行超声膨胀以产生温度低于90K的气体分子束。然后，他们使用了一个3.2μm的激光，并将分子暴露在强激光场中。激光与分子之间的相互作用产生了一个加速电子，该电子从分子中释放出来，加速进入激光场，并通过激光电场返回到目标离子。电子与离子结构的重新碰撞产生了该结构的分子烙印，并且通过从电子干涉图和散射角分析中提取该信息，科学家能够确定分子的适当结构。

方法的新颖性

名为ZCP-LIED的这种方法的新颖之处在于，科学家提出了一种非常聪明的方法，可以利用完整的2D电子散射信息来检索原子信息，主要是2D电子的能量和散射角谱。实验室框架代替激光框架，从而大大改善了结果的统计信息。除了使用2D数据代替1D信息外，他们还确定了光谱中与零交叉点(ZCP)位置(干扰信号显示为零值)有关的独特特征。通过对这些关键点进行分析，科学家们能够从更小的数据集中获得有关组成分子的原子的键长的更精确的信息，从而大大减少了计算时间。

为了验证他们的方法，他们使用了各种方法，将它们与量子化学理论模拟进行了比较，并证明了他们的ZCP-LIED技术可以以更高的精度获得核之间的距离，可以测量相似长度的键距(这是相当不可能的)。避免了转换参照系，并且能够确定背景噪声可能很大的环境中的分子结构。考虑到所有这些因素，他们报告获得了10个原子分子的分子信息，尤其是羰基硫的信息，他们发现该分子OCS + 具有明显弯曲和不对称拉伸的结构，这与先前对该分子的研究不同。

这项研究获得的结果表明，ZCP-LIED技术可能是确定大分子和更复杂分子的分子结构的非常强大的工具。它也可以扩展到超快电子衍射(UED)甚至是超快X射线衍射(UXD)，以追踪瞬态相中的几何结构分子。

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