קרניים מהירות במיוחד מתעדות את תנועת הפרוטונים

חוקרים מהמעבדה הלאומית פסיפיק נורת'ווסט של משרד האנרגיה של ארצות הברית, בשיתוף עם מתקן לייזר אלקטרונים חופשיים באוניברסיטת סטנפורד, חשפו ב-6 באוקטובר 2026 ניסוי חלוצי שתוצאותיו פורסמו בכתב העת Science, ותיעדו את המסלול הרגעי של פרוטונים ואלקטרונים במהלך תגובות דיסוציאציה כימית במים.

הצוות השתמש בהבזקי לייזר רנטגן קצרים במיוחד הנמדדים בשברים של פמטושניה, ותיעד לראשונה את תופעת העברת האלקטרונים המותאמת לפרוטונים במצבם הדינמי החולף. המערכת התמקדה בפליטת הבזקי רנטגן שמשך זמנם אינו עולה על 50 פמטושניות כדי לחדור לדגימות נוזליות דקות במיוחד, תוך כדי גירוי באמצעות אור אבּלטרו-סגול.

גלאים מתקדמים תיעדו את האופן שבו מולקולות המים הסמוכות מקקשרות ומארגנות מחדש את המבנה שלהן בתוך 100 פמטושניות מרגע שחרור המטענים, וכיצד סנכרון זה מכוון את המסלול ושבירת הקשרים הכימיים מבלי לפזר אנרגיה בצורה של חום שיורי, תוך חיקוי מדויק של מנגנונים ביולוגיים בתוך מרכזי התגובה של הפוטוסינתזה בצמחים.

תצפיות אלו בקנה מידה אטומי פותחות אופקים חדשים לעיצוב זרזי מימן מלאכותיים זולים שאינם תלויים במתכות נדירות כמו פלטינה ואירידיום, שכן הן מאפשרות לבנות אלקטרודות המכוונות גיאומטרית את תנועת הפרוטונים כדי להשיג יעילות המרה כימית העולה על דגמים מסחריים ביותר מ-25 אחוזים, בנוסף לפיתוח סוללות זרימה נוזליות.