由京都大學鈴木敏典教授領導的一個研究小組與瑞士聯邦理工學院合作,成功確定了被困在水中的最穩定狀態的電子(水合電子)的能量。
輻射會損害活細胞。這主要是由於通過照射使佔據大部分細胞的水電離產生電子而產生的不穩定且高反應性的OH自由基(具有不成對電子的OH分子)對基因的攻擊。
由於OH自由基在水中擴散並引起化學反應的速度相對較慢,因此有各種研究實例。但是,由於電子運動非常快,因此存在許多不清楚的地方。據說電子在水中移動時會失去能量,最終在水分子之間的間隙中以氣泡狀水合電子的形式被捕獲。當這些水合電子最終附著在水溶液中的分子上時,會發生還原化學反應,但反應性取決於水合電子的能量。因此,準確了解電子能量對於闡明輻射化學非常重要。
這一次,聯合研究小組進行了一項名為時間分辨光電子能譜的實驗,其中將兩束激光束施加到液態水中,並以時滯觀察分子中的電子運動。通過詳細的理論分析,成功準確地確定了水合電子的能量。結果發現,以前認為是2電子伏特的水合電子的能量是3.3電子伏特,比常規估計更穩定。
未來,有必要弄清楚輻射產生的高能電子是否附著在分子上並引起還原反應,然後再鬆弛成為穩定的水合電子。此外,雖然以目前計算機的能力難以準確計算水中的電子態,但我們希望在未來進行理論計算。
論文信息:[科學進展] 水合電子的真正結合能