Badania prowadzone są w ramach Europejskiego Programu Współpracy w Dziedzinie Badań Naukowo-Technicznych COST. Uczestniczy w nich zespół naukowców z Politechniki Gdańskiej. Raz do roku naukowcy wchodzący w skład wszystkich grup roboczych akcji spotykają się, aby omówić postępy badań realizowanych w ramach projektu. Tym razem spotkają się na PG - obradować tam będą od 10 do 12 września - poinformowali w komunikacie przedstawiciele uczelni.

W ramach projektu "XUV/X-ray light and fast ions for ultrafast chemistry" (XLIC) doświadczalnicy i teoretycy badają procesy zachodzące w wyniku oddziaływania światła laserowego z materią. Chodzi zwłaszcza o poznanie dynamiki takich reakcji zachodzących w ultrakrótkiej skali czasu - liczonej w femtosekundach (1 sekunda to milion miliardów femtosekund), a nawet attosekundach (w sekundzie jest miliard miliardów attosekund). Wraz z odkryciem możliwości produkowania impulsów laserowych o tak krótkim czasie trwania pojawiła się niespotykana dotąd możliwość zbadania i obserwacji ruchu jąder i elektronów w cząsteczce w czasie rzeczywistym. Dzięki temu możemy oglądać tzw. filmy, w których cząsteczki odgrywają główne role.

Promieniowanie XUV/X wytwarzane za pomocą superszybkich laserów charakteryzuje się bardzo krótką długością fali, dzięki której można wpływać na właściwości atomów i wiązań między nimi. Twórca femtochemii, Ahmed Zewail, za udowodnienie, że za pomocą impulsów laserowych jest w stanie kontrolować reakcje chemiczne w jodku sodu, otrzymał w 1999 r. Nagrodę Nobla.

Inną metodą selektywnego modyfikowania własności molekuły jest wykorzystanie szybkich jonów. Naukowcy przyspieszają zjonizowane atomy, który reagują z innymi molekułami m.in. za pomocą oddziaływania kulombowskiego. Zjonizowany atom potrafi również wysysać elektrony z molekuł lub powodować zmianę ich kształtu geometrycznego.

"Jeśli uda nam się naprawdę zapanować nad reakcjami chemicznymi, będzie można tworzyć dowolne związki chemiczne i dowolne molekuły. Strzelając impulsami laserowymi będziemy w stanie łączyć ze sobą atomy i dołączać kolejne, tworząc różnorodne molekuły w kontrolowany sposób. Oczywiście taki impuls działa też w drugą stronę. Jeśli będziemy chcieli zniszczyć molekułę lub ją zmienić, wystarczy użyć promieniowania laserowego o odpowiednich właściwościach" - zaznacza członek zespołu badawczego dr inż. Patryk Jasik z Wydziału Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej PG. Podkreśla jednak, że badanie pojedynczych atomów jest niezwykle trudne - odległości między atomami w cząsteczkach są niesłychanie małe (liczone są w nanometrach czy ułamkach nanometrów, gdzie nanometr to tysiączna część milimetra), a atomy wcale nie są nieruchome. Naukowcy więc wiedzą, że da się wpływać na reakcje, ale trzeba jeszcze wypracować procedury, które pozwolą na precyzyjne kontrolowanie takich procesów.

Jasik podkreśla, że jeśli uda się uzyskać kontrolę nad wybiórczym zrywaniem lub modyfikowaniem wiązań w molekule, medycyna zyska potężne narzędzie do walki z wieloma chorobami, w tym z nowotworami. Z aplikacyjnego punktu widzenia, badania tego typu mają ogromne znaczenie w medycynie, a szczególnie w badaniach nad uszkodzeniami DNA i RNA, oraz w radioterapii. Kontrolowanie reakcji chemicznych na poziomie atomu zrewolucjonizować mogłoby również farmaceutykę. Dobór odpowiednich impulsów promieniowania laserowego być może pozwoliłby syntetyzować leki o dowolnym składzie. Trudno również wyobrazić sobie, ile nowych materiałów i o jakich, dziś nieosiągalnych właściwościach, będzie można dzięki temu stworzyć. "Oczywiście mówię tutaj o potencjalnych możliwościach, przed nami jeszcze wieloletnie badania" – zastrzega dr Jasik.

Fundatorem grantu badawczego XLIC jest COST European Cooperation in Science and Technology – Europejski Program Współpracy w Dziedzinie Badań Naukowo-Technicznych, międzyrządowa ramowa organizacja europejska koordynująca badania finansowane ze środków poszczególnych państw członkowskich UE.

Reprezentantem XLIC w Komitecie Sterującym jest prof. Józef Sienkiewicz, prorektor PG ds. nauki oraz kierownik Katedry Fizyki Teoretycznej i Informatyki Kwantowej na WFTiMS PG. Pod jego kierunkiem fizycy z gdańskiej uczelni od sześciu lat prowadzą badania związane z dynamiką reakcji na poziomie atomowym.

Pracownicy naukowi politechniki zajmują się czysto teoretycznymi obliczeniami, które są podstawą prac doświadczalnych dla innych grup badawczych. Dr Patryk Jasik należy do zespołu, który bada małe molekuły: dwuatomowe i trójatomowe. Uczeni analizują wpływ impulsów laserowych na rozpad lub tworzenie się molekuł. Sprawdzają, czy można kontrolować te procesy w dowolny sposób. Grupa dr Marty Łabudy bada biomolekuły i dynamikę transferu ładunku w tych układach. Grupa dr Pawła Sytego rozpoczęła niedawno badania związane z nanocząstkami złota, a dr Julien Guthmuller osiąga sukcesy w dziedzinie spektroskopii ramanowskiej.

Szczegóły dotyczące projektu i spotkania naukowców działających w ramach XLIC na stronie PG.

PAP - Nauka w Polsce

lt/ kol/ agt/