În lumea fascinantă a chimiei, lumina joacă un rol crucial în timpul multor procese chimice. De exemplu, razele ultraviolete (UV) pot declanșa reacții esențiale, cum ar fi cele care ne afectează ADN-ul. Până de curând, cercetările asupra acestor reacții rapide au fost limitate de lipsa surselor de lumină capabile să producă impulsuri suficient de scurte pentru a urmări aceste fenomene. Un progres recent a făcut în sfârșit posibilă dezvoltarea unei astfel de surse. Această inovație ar putea revoluționa înțelegerea noastră a dinamicii moleculare și a interacțiunilor lumină-materie.
O femtosecundă este o milionime dintr-o miliardime dintr-o secundă, o durată atât de scurtă încât sfidează înțelegerea noastră asupra timpului. Cu toate acestea, primele femtosecunde după absorbția luminii sunt de o importanță crucială. În această perioadă ultra-scurtă de timp au loc mișcările concertate ale electronilor și nucleelor atomice. Aceste mișcări definesc în cele din urmă reactivitatea chimică a moleculelor. O înțelegere mai profundă a acestor dinamici ar putea revoluționa capacitatea noastră de a manipula reacțiile chimice mai eficient și mai precis. Pentru prima dată, oamenii de știință din grupul Attosecond Science de la Center for Free-Electron Laser Science au reușit să creeze o sursă de lumină capabilă să producă impulsuri ultraviolete (UV) de câteva femtosecunde. Datorită acestui progres tehnologic, cercetătorii au putut observa reacțiile chimice care au loc la viteze de neimaginat. Rezultatele au fost prezentate într-un articol publicat în Nature Communications
Ca parte a experimentului lor, au ales iodometanul, o moleculă de referință bine stabilită în domeniul spectroscopiei ultraviolete. Această alegere judicioasă a făcut posibilă analizarea dinamicii acesteia cu o precizie inegalabilă, deschizând astfel noi căi pentru cercetarea în chimie. Astfel oamenii de știință au făcut o descoperire semnificativă: prin aplicarea unui al doilea impuls laser foarte rapid după excitarea moleculei, ei ar putea preveni fragmentarea iodometanului. Mai exact, s-a dovedit că într-o fereastră de aproximativ cinci femtosecunde după excitarea moleculei, acest al doilea impuls poate stabiliza structura moleculară, prevenind astfel disocierea acesteia. Acest fenomen, care nu a mai fost observat până acum din cauza duratei excesiv de lungi a impulsurilor de lumină utilizate anterior, sugerează astfel că este posibilă influențarea reacțiilor chimice pe scări de timp extrem de scurte.
Aceste rezultate ar putea avea consecințe majore pentru fotochimie, fotocataliza și fotobiologie. De exemplu, o mai bună înțelegere a proceselor fotochimice în această fereastră de timp poate duce la dezvoltarea de noi metode de control al reacțiilor chimice. Acest lucru ar putea ajuta nu numai la proiectarea unor materiale mai eficiente, ci și la îmbunătățirea proceselor energetice, cum ar fi cele utilizate în celulele solare.
Cercetările grupului Attosecond Science deschide ușa către o nouă eră în studiul interacțiunilor lumină-materie. Datorită utilizării impulsurilor de lumină ultrascurte, acum putem observa și manipula mecanisme chimice care erau inaccesibile până acum. Dezvăluind secretele dinamicii moleculare, această lucrare ar putea transforma înțelegerea noastră asupra lumii chimice și a numeroaselor sale aplicații.
