الأشعة فائقة السرعة تسجل حركية البروتونات

كشف باحثون في مختبر شمال غرب الباسيفيك الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية، بالتعاون مع مجمع ليزر الإلكترونات الحرة بجامعة ستانفورد، في 6 أكتوبر 2026 عن تجربة ريادية نشرت نتائجها مجلة "ساينس"، حيث تم تسجيل المسار الفوري للبروتونات والإلكترونات أثناء تفاعلات التفكك الكيميائي في الماء.

استخدم الفريق نبضات ليزر أشعة سينية فائقة القصر مقاسة بأجزاء الفيمتو ثانية، موثقين لأول مرة ظاهرة انتقال الإلكترون المقترن بالبروتون في حالته الديناميكية العابرة. ركّز النظام على إصدار نبضات أشعة سينية لا تتجاوز مدتها الزمنية 50 فيمتوثانية لاختراق عينات سائلة رقيقة للغاية بينما كانت تُحفز بالأشعة فوق البنفسجية.

سجلت الكشّافات المتقدمة كيف تتفاعل جزيئات الماء المجاورة وتُعيد تنظيم بنيتها في غضون 100 فيمتوثانية من إطلاق الشحنات، وكيف يوجه هذا التزامن مسار وانفصام الروابط الكيميائية دون تبديد الطاقة على شكل حرارة متبقية، محاكية بدقة الآليات البيولوجية داخل مراكز تفاعل التمثيل الضوئي في النباتات.

تفتح هذه الملاحظات على النطاق الذري آفاقاً لتصميم محفزات هيدروجينية اصطناعية منخفضة التكلفة لا تعتمد على معادن نادرة مثل البلاتين والإيريديوم، حيث تتيح بناء أقطاب كهربائية توجه هندسياً حركة البروتونات لتحقيق كفاءة تحويل كيميائي تتجاوز النماذج التجارية بنسب تفوق 25 بالمائة، فضلاً عن تطوير بطاريات التدفق السائل.