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Enregistrement W4243440624 · doi:10.1017/s1431927621007637

Mapping Atomic Motions with Ultrabright Electrons: Fundamental Space-Time Limits to Imaging Chemistry and Biological Processes

2021· article· en· W4243440624 sur OpenAlexaff
R. J. Dwayne Miller

Notice bibliographique

RevueMicroscopy and Microanalysis · 2021
Typearticle
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueAtomic and Subatomic Physics Research
Établissements canadiensUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésAction (physics)Space (punctuation)NanotechnologyPhysicsElectronChemistryMaterials scienceComputer scienceQuantum mechanics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

One of the grand challenges in science has been to watch atomic motions on the primary timescales of chemistry(1). This prospect would provide a direct observation of the reaction forces, the very essence of chemistry, and the central unifying concept of transition states that links chemistry to biology. This experiment has been referred to as "making the molecular movie" with respect to observing net rms atomic motions during structural changes. There are not only extraordinary requirements for simultaneous spatialtemporal resolution but equally important, due to sample limitations, also one on source brightness. Taking the problem to be an imaging problem, as one makes the shutter speed shorter and shorter, a brighter and brighter source is needed to maintain image contrast. With the development of ultrabright electron capable of literally lighting up atomic motions, this experiment was first realized (1-3) and efforts accelerated with the onset of XFELs (4). A number of different chemical reactions will be discussed from electrocyclization with conserved stereochemistry(5), intermolecular electron transfer for organic systems (6, 7), metal to metal electron transfer(8), to the recent observation of coherently directed bond formation using the classic I3 -system, in a process analogous to a quantum Newton's cradle (9). These studies have discovered that these nominally 100+ dimensional problems, representing the number of degrees of freedom in the system, distilled down to atomic projections along a few principle reaction coordinates The specific details depend on the spatial resolution to these motions. The most dramatic example will be shown for the simplest form of chemistry, electron transfer, which is the heart of redox chemistry. No bonds are made or broken. The reaction coordinate is dictated by medium repolarization that stabilizes the charge transfer state. This motion was captured with sub- (.01 ) and 100 fs timescale resolutionthe fundamental space-time resolution to following the primary processes of chemistry Without any detailed analysis, the key large-amplitude modes can be identified by eye from the molecular movie. This reduction in dimensionality appears to be general, arising from the very strong anharmonicity of the many body potential in the barrier crossing region. We now are beginning to see the underlying physics for the generalized reaction mechanisms that have been empirically discovered over time. The "magic of chemistry" is this enormous reduction in dimensionality in the barrier crossing region that ultimately makes chemical concepts transferrable. How far can this reductionist view be extended with respect to complexity? The ultimate goal in scaling system complexity is to obtain atomically resolved protein functions to understand how nature tamed chemistry over all conceivable length scales. New approaches based on the prinicples used for femtosecond electron diffraction, both in terms of source technology and image reconstruction, hold promise for real space studies of single biomolecules. This prospect is within reach and will provide a definitive test of the collective mode coupling model (

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,060
Score d'incertitude au seuil0,822

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,009
Tête enseignante GPT0,259
Écart entre enseignants0,250 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2021
Routes d'admission1
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