Сотрудники лаборатории непредельных гетероатомных соединений ФИЦ ИрИХ СО РАН в составе международного коллектива стали соавторами исследования, опубликованного в журнале Nature Communications. Исследование дает новое понимание радиационно-индуцированного переноса протона в гидратированных биомолекулах.

Перенос протона — фундаментальная реакция, лежащая в основе многих химических и биохимических процессов, однако, на сегодняшний день очень мало исследованная ввиду ее чрезвычайно быстрой динамики. В работе осуществлено первое прямое наблюдение переноса протона в моногидратном комплексе пиррола (моделирующего биологическую систему) под воздействием ионизирующего излучения. Процесс изучался экспериментально двумя методами: с использованием техники электронного удара и мощного фемтосекундного лазера. В обоих методах сначала образовывался дикатион пиррола, который в течение очень короткого времени (примерно за 60 фс) передавал протон ассоциированной с ним молекуле воды с образованием пирролил катиона (C4H4N+) и иона гидроксония (H3O+). После этого, два катионных фрагмента претерпевали кулоновское отталкивание. Исследование с помощью электронного удара дало информацию о начальных состояниях и динамике процесса, которая была получена путем одномоментного измерения импульсов образующихся катионов и электронов. Эксперименты с применением фемтосекундного лазера позволили проследить динамику переноса протона. Для однозначной интерпретации экспериментальных данных применялись неэмпирические квантовохимические расчеты. Полученные в работе оценки показывают, что перенос протона занимает всего 50–60 фемтосекунд. Это ставит рассматриваемый процесс в ряд самых быстрых химических реакций.

https://www.nature.com/articles/s41467-025-61305-z