Time-resolved serial crystallography has been widely used in protein structure research for the past decade due to its ability to determine the molecular structure in small crystals. It is also one of the cutting-edge experimental methods that can elucidate changes in protein structure during biochemical reactions. While time-resolved serial crystallography has been actively applied in protein research, studies have yet to apply it to study structural dynamics in small molecules. In this paper, we introduce a study that sheds light on the structural dynamics of small molecules using time-resolved serial crystallography for the first time. It is observed that the small molecule of this study follows along three different structural pathways in the ultrafast time domain. Each of the three structural pathways is unveiled to proceed through generating a vibrationally hot structure, a transient structure, and the coherent oscillatory motion assigned phonon mode.
최근 10여 년간 시분해 연속 결정학은 작은 결정들로 분자 구조를 구할 수 있다는 장점 덕분에 많은 단백질 구조 연구들에 활용되어 왔었고, 생화학 반응 중 단백질 구조의 변화를 규명할 수 있는 첨단 실험 방법 중 하나이다. 시분해 연속 결정학은 단백질 연구에 활발히 적용되는 반면에, 분자와 같이 작은 시스템의 구조동역학 연구에 적용한 사례가 아직까지 없었다. 본 논문에서 시분해 연속 결정학을 처음 적용하여 작은 분자의 구조동역학을 밝힌 연구를 소개하고자 한다. 시분해 연속 결정학으로 첫 연구된 작은 분자는 초고속 시간대에서3가지 구조적으로 다른 경로로 동시에 각각 진행되는 것을 관측하였다. 이 3가지 반응경로는 진동 들뜬 구조의 생성과 포논 모드에 해당하는 결맞음 진자 운동과 반응중간체가 생성되는 경로로 각각 진행되는 것으로 규명하였다.
