Фізики сфотографували процес фотографування

Група фізиків, які працюють на синхротроні PETRA III в Гамбурзі, вперше зафіксувала на атомному рівні процеси, що відбуваються в класичній фотопластинці. Виявилося, що кристали броміду срібла в процесі засвічування починають деформуватися і обертатися. Результати дослідження опубліковані в журналі препринт статті доступний на сайті ArXiv.org, а з коротким викладом роботи можна ознайомитися в блозі Королівського Хімічного Товариства.

Автори досліджували фотопапір Kodak Linagraph type 2167, основною фоточутливою речовиною якої є бромід срібла. Вона змінює свій колір з білого на сірий при потраплянні на світло - відбувається реакція розкладання броміду срібла на бром і кристалічне срібло. Під дією рентгенівського випромінювання це відбувається ще швидше.

Однак рентген поглинається платівкою не повністю. Як і при звичайному рентгенівському дослідженні в кабінеті лікаря, досить велика кількість випромінювання проходить крізь фотопапір, розсіюючись на атомах, з яких вона складається. За допомогою спеціальних детекторів це розсіювання можна дуже точно зафіксувати і дізнатися інформацію про те, як розташовані атоми в речовині. Наприклад, коли пучок рентгенівського випромінювання потрапляє на кристал, то позаду нього утворюється набір плям, за якими можна точно визначити, на якій відстані один від одного знаходяться атоми в цьому кристалі.

В експерименті фізики помістили шматочок фотопаперу на шляху дуже інтенсивного пучка рентгенівського випромінювання з синхротрону і за допомогою спеціального детектора дивилися, як змінюється розташування плям від кристалів срібла під час «» фотографування «» випромінювання. Для того, щоб побачити зміни, що відбуваються на рівні одиничних кристалів броміду срібла, діаметр проходить пучка був зменшений до сотень нанометрів.

Виявилося, що кристали на поверхні фотопаперу починають активно деформуватися і обертатися в процесі засвічування. Фізики оцінили швидкість обертання приблизно в один оборот в секунду, а деформації кристалів мікронного розміру становили більше напівангстрема. На отриманих відео можна помітити, як відбувається зміна параметрів кристалічної решітки в ході опромінення речовини пучком рентгенівського випромінювання.

За словами авторів, цей ефект було виявлено випадково. Фотопапір використовували для визначення положення рентгенівського пучка, для чого невеликий її шматочок розмістили перед детектором. В ході цього кроку один з членів команди повинен був вимкнути дорогий прилад, але, судячи з усього, забув це зробити. Картина розсіювання, яку вчені побачили на знімках, змінювалася швидше, ніж того можна було очікувати, тому було вирішено провести повномасштабне дослідження.