Ilustración que muestra el momento en el que el láser pasa por la molécula
Investigadores observan por primera vez cómo se desarrolla una reacción química átomo a átomo
Los equipos de trabajo utilizaron destellos de rayos X del European XFEL para demostrar que distintos átomos de una misma molécula pueden revelar aspectos completamente diferentes del proceso
El Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), lidera una investigación internacional que ha logrado, por primera vez, captar cómo una molécula redistribuye su energía después de absorber luz, diferenciando el papel de los átomos individuales en el proceso.
El trabajo, publicado en la revista Journal of the American Chemical Society, ha sido llevado a cabo en el European XFEL de Hamburgo, el láser de rayos X más potente del mundo, según ha informado el CSIC.
Los equipos de trabajo utilizaron destellos de rayos X del European XFEL para demostrar que distintos átomos de una misma molécula pueden revelar aspectos completamente diferentes del proceso.
El estudio, de este modo, proporciona evidencia clara de que la excitación por luz puede aumentar la sensibilidad de un átomo al movimiento de los átomos vecinos.
El nuevo método para seguir reacciones químicas ultrarrápidas a escala atómica y en tiempo real puede ayudar a comprender la fotoestabilidad del ADN, el flujo de energía en materiales de captación de luz y otros procesos fundamentales impulsados por la luz.
El trabajo investiga la 3-fluoropiridina, una molécula pequeña con forma de anillo. Cuando la molécula absorbe luz, como un pulso corto de un láser ultravioleta, pasa a un estado electrónicamente excitado y se deforma rápidamente perdiendo su forma plana original.
Luego atraviesa una denominada intersección cónica: un punto de cruce breve pero crucial donde los movimientos de los electrones y los núcleos atómicos se acoplan fuertemente. Tras este punto, la molécula vuelve al estado fundamental. En ese momento, la energía electrónica se convierte en vibraciones.
Los investigadores descubrieron que esta conversión deja huellas distintivas en diferentes sitios atómicos: el átomo de flúor actúa como un marcador claro de la relajación vibracional, mientras que el átomo de nitrógeno, que está más directamente implicado en la excitación, refleja una respuesta entrelazada de redistribución electrónica y movimiento estructural.
