俄罗斯科学院西伯利亚分院伊尔库茨克A.E.法沃斯基化学研究所联邦研究中心不饱和杂原子化合物实验室工作人员，联合中国和捷克共和国的国际科学家团队完成一项研究，为水合生物分子中辐射诱导的质子转移提供新认识，相关成果发表于《自然通讯》杂志。

质子转移是众多化学和生物化学过程的基本反应，但因其动力学极为迅速，此前研究较少。此次研究首次直接观察到电离辐射作用下吡咯一水合物复合物(模拟生物系统)中的质子转移。

该过程通过电子撞击法和高功率飞秒激光辐照法两种方法进行实验研究。在这两种方法中，最初均会形成吡咯阳离子，该阳离子在极短时间内(约60飞秒)将一个质子转移到与之关联的水分子中，形成吡咯阳离子(C₄H₄N⁺)和水合氢离子(H₃O⁺)，随后这两个阳离子片段发生库仑排斥。

其中，电子碰撞研究通过同时测量产生的阳离子和电子的动量，提供了该过程的初始状态和动力学信息;使用飞秒激光的实验则能够追踪质子转移的动力学。此外，研究还采用从头算量子化学计算来明确解释实验数据。

这项研究的估算结果显示，质子转移仅需50 - 60飞秒，使其成为最快的化学反应之一。