Дослідницька група з Університету штату Північна Кароліна, Прінстонського університету та Техаського університету A&M уперше отримала зображення атомів кисню у водному середовищі. Результати роботи опубліковані в журналі Nature Communications у грудні 2025 року.
Донедавна вченим було неможливо зафіксувати поведінку атомарного кисню в питній воді через технічні обмеження. Вода гасить збуджений стан атомів ще до того, як прилади встигають його зареєструвати. Дослідники застосували фемтосекундний лазер, що працює на часових масштабах однієї квадрильйонної частки секунди, що дозволило обійти цю проблему.
В експерименті використовувався метод двофотонної лазерної індукованої флуоресценції. Атоми кисню одночасно поглинали два фотони й переходили у збуджений стан. Повертаючись у вихідний стан, атоми вивільняли надлишкову енергію у вигляді світла. Надкороткі лазерні імпульси дали змогу зафіксувати цю флуоресценцію до того, як її придушувала вода.
Для калібрування вимірювань учені порівняли отримані дані із сигналом щільності ксенону, який має схожі характеристики збудження. Комп’ютерне моделювання допомогло визначити частоту зіткнень збуджених атомів із молекулами води. Концентрація атомарного кисню поблизу поверхні води оцінюється як величина порядку 10x (точне значення не уточнюється).
Експеримент показав, що атоми кисню можуть існувати у воді протягом десятків мікросекунд і проникати в рідину на глибину до сотень мікрометрів. Ці показники значно перевищують попередні теоретичні оцінки. Отримані дані вказують на необхідність перегляду чинних моделей реакційної здатності атомарного кисню у водних розчинах.