Исследователи из Технологического университета Граца в Австрии, под руководством профессора Маркуса Коха, впервые в истории науки наблюдали в реальном времени процесс объединения отдельных атомов магния в кластер. Их исследование опубликовали в журнале Communications Chemistry.
До сегодняшнего дня наблюдение за начальными этапами этого процесса было почти невозможным: атомы мгновенно соединяются, и начальная конфигурация скрывается от приборов. Для решения этой проблемы ученые использовали капли сверхтекучего гелия, понижая температуру атомов до 0,4 Кельвина, всего на 0,4 градуса выше абсолютного нуля (-273 °C). Атомы размещались на микроскопическом расстоянии друг от друга, создавая своего рода «нано-холодильник». В этом состоянии атомы не взаимодействуют, пока не получают внешний сигнал.
Лазерный импульс стал таким сигналом, инициировав процесс формирования кластера. После этого второй лазер и методы фемтосекундной фотоэлектронной и фотоионной спектроскопии позволили зафиксировать объединение атомов и распределение энергии между ними.
Одно из ключевых открытий — наблюдение fenomenonn energy pooling: при соединении нескольких атомов они передают энергию одному «избранному» атому, переводя его в высокоэнергетическое состояние. Этот феномен ранее был лишь теоретической гипотезой, но теперь зафиксирован с фемтосекундным временным разрешением (одна квадриллионная доля секунды).
Маркус Кох выразил надежду, что эта методика изоляции атомов с использованием гелия будет применима и к другим химическим элементам. По его мнению, открытие может найти применение не только в фундаментальной науке, но и, например, в солнечной энергетике, где важна эффективная передача энергии.