분자 내 모든 원자들이 움직이는 위치를 실시간 관측

Abstract

화학 반응에 대한 기초 연구를 위해 반응 좌표에서의 분자동역학을 고려하는 경우가 많다. 하지만, 에너지 표면상의 반응 좌표는 주로 계산이나 상상에 의해 제안되어 왔고, 이를 실험적으로 직접 관측하는 것은 매우 어려운 과제이다. 실제로 반응 중인 분자 내의 모든 원자의 위치를 추적하여 반응 좌표를 밝혀내는 일은 매우 단순한 삼원자분자에 대해서도 실현된 바가 없다. 본 연구에서는 펨토초 엑스선 회절법을 통해 금 삼합체의 화학결합 형성 반응 동안의 금 원자의 움직임을 실시간으로 추적하였다. 금 원자의 운동을 추적한 결과, 반응 시작 후 처음 60펨토초 내에 첫 번째 공유 결합이 형성되고, 그 이후 360펨토초 내에 두 번쨰 공유 결합이 형성된다는 것을 밝혀낼 수 있었다. 펨토초 엑스선 회절법을 통해 분자 내의 원자의 움직임을 실시간으로 추적함으로써 많은 화학 반응과 관련된 원자 운동을 추적할 수 있을 것으로 기대한다.