Souhrn
Vědci vyvinuli techniku založenou na femtosekundové dvoufotonové absorpci a laserem indukované fluorescenci, která umožňuje přímo zobrazit atomární kyslík (O) rozpuštěný ve vodě. Tento přístup poprvé umožňuje kvantifikovat chování volných radikálů v kapalném prostředí a měřit jejich životnost, reaktivitu a transportní vlastnosti.
Klíčové body
- Poprvé byly přímo zobrazeny atomy kyslíku v základním stavu v kapalné vodě.
- Atomární kyslík přetrvává v roztoku po dobu desítek mikrosekund a proniká až stovky mikrometrů do hloubky kapaliny.
- Metoda je přenositelná i na jiné atomární radikály, například dusík (N) nebo vodík (H).
- Výsledky nutí přehodnotit stávající modely reaktivity a difuze rozpuštěného atomárního kyslíku.
- Data studie jsou veřejně dostupná v databázi Zenodo.
Podrobnosti
Atomární kyslík je vysoce reaktivní oxidant s potenciálem využití v biomedicíně, sterilizaci, čišťovnách odpadních vod či materiálovém inženýrství. Dosud však chyběla metoda, která by umožnila přesně sledovat jeho chování v kapalném prostředí – zejména vodě, kde rychle reaguje nebo se rekombinuje. Tým výzkumníků nyní využil femtosekundový laser k excitaci atomů kyslíku dvěma fotony najednou, což vyvolá fluorescenci detekovatelnou citlivými senzory. Tato technika, známá jako femtosekundová dvoufotonová absorpce s laserem indukovanou fluorescencí (fs-TALIF), umožňuje nejen lokalizovat atomy, ale i kvantifikovat jejich koncentraci v čase a prostoru. Měření ukázala, že atomární kyslík ve vodě přetrvává déle, než se doposud předpokládalo – až desítky mikrosekund – a proniká do hloubky stovek mikrometrů. To má zásadní dopad na modely jeho difuze a reaktivity, které jsou základem pro návrh chemických a biologických procesů využívajících reaktivní kyslíkové druhy (ROS).
Proč je to důležité
Tato metoda otevírá cestu ke kvantitativnímu studiu dalších krátkodobě žijících atomárních radikálů v kapalinách, což je klíčové pro vývoj nových technologií v oblasti plazmové medicíny, elektrochemie nebo environmentální chemie. Schopnost měřit životnost, rychlost reakcí a Henryho konstanty pro rozpuštěné radikály umožní přesnější návrh reaktorů, léčebných postupů nebo čisticích technologií. I když se nejedná o průlom v AI nebo kvantových technologiích, jde o významný pokrok v laserové spektroskopii s praktickými důsledky pro řadu aplikovaných vědeckých oborů.
Zdroj: 📰 Nature.com
| 