Un equipo de investigación de la Universidad de Tokio ha introducido un método poderoso para romper activamente enlaces químicos utilizando excitaciones en pequeñas antenas creadas por láseres infrarrojos. Este proceso puede tener aplicaciones en toda la química como una forma de dirigir las reacciones químicas en las direcciones deseadas. En particular, las reacciones utilizadas en los sectores de energía, farmacéutico y manufacturero pueden volverse mucho más eficientes al aumentar los rendimientos al tiempo que se reducen los desechos.
La química es una tarea complicada, ya que puede haber una variedad de formas en que los productos químicos iniciales pueden reaccionar, y cada vía puede conducir a la formación de un producto diferente. Con los años, los químicos han desarrollado muchas herramientas, incluido el cambio de temperatura, concentración, pH o disolvente: para impulsar la reacción y maximizar el rendimiento de las moléculas deseadas.
Sin embargo, si se les da la capacidad de controlar selectivamente la formación o ruptura de enlaces individuales dentro de una molécula, los científicos podrían mejorar en gran medida la eficiencia de estas reacciones, al tiempo que minimizan los productos secundarios no deseados ". Ser capaz de controlar las reacciones químicas a nivel molecular -- es decir, la capacidad de romper selectivamente o formar enlaces químicos, es un objetivo importante para los químicos físicos ", dice el primer autor Ikki Morichika.
Una forma de controlar qué enlaces se rompen durante una reacción química es hacer que las moléculas vibren excitándolas con luz láser infrarroja. Dado que cada tipo de enlace químico absorbe una longitud de onda de luz particular, pueden activarse individualmente. Desafortunadamente, esdifícil de entregar suficiente energía a través de la muestra para generar la intensidad de vibración requerida. El equipo de la Universidad de Tokio pudo superar este problema fabricando pequeñas antenas de oro, cada una de solo 300 nanómetros de ancho, e iluminándolas con láseres infrarrojos.la luz de la frecuencia correcta estaba presente, los electrones en las antenas oscilaban de un lado a otro en resonancia con las ondas de luz, lo que creaba un campo eléctrico muy intenso. Este fenómeno se llama "resonancia plasmónica" y requiere que las antenas sean solo elforma y tamaño correctos. La resonancia plasmónica enfocó la energía del láser en las moléculas cercanas, que comenzaron a vibrar. La vibración aumentó aún másd moldeando la forma de onda del láser infrarrojo para que la frecuencia cambie rápidamente en el tiempo, recordando el canto de los pájaros."Esto demostró con éxito que la combinación de óptica ultrarrápida y nano-plasmónicos es útil para una excitación vibratoria eficiente y selectiva", dice el autor principal, Satoshi Ashihara.
En el futuro, esta técnica se puede aplicar a la producción de combustibles más limpios o productos farmacéuticos más baratos a medida que se optimizan los procesos químicos.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Industriales, Universidad de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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