Las reacciones químicas implican necesariamente que las moléculas se unan, y la forma en que interactúan puede depender de cómo se alinean entre sí. Al conocer y controlar la alineación de las moléculas, se puede aprender mucho sobre cómo ocurren las reacciones químicas. Esta semanaen El diario de la física química , de AIP Publishing, científicos de la Universidad de Aarhus en Dinamarca y el Instituto de Ciencia y Tecnología en Austria informan una nueva técnica para alinear moléculas usando láseres y gotas muy frías de helio.
Este nuevo método alinea las moléculas más bruscamente de lo que es posible para las moléculas esencialmente aisladas de aquellos en la fase gaseosa. Esto se debe al hecho de que una molécula incrustada en una gotita muy fría comparte la misma temperatura baja que la gotita misma, unsolo 0.4 grados Kelvin, o -272.75 grados Celsius. Raramente es posible obtener temperaturas tan bajas para las moléculas en la fase gaseosa, por lo que esta técnica promete abrir un nuevo régimen significativo para el estudio.
El método utiliza un par de pulsos láser en lo que se llama un método de bomba-sonda. El primer pulso alinea la molécula individual una vez que se ha depositado en una gota de helio. El segundo pulso láser, el pulso de la sonda, se usa para determinar elalineación, despedazando la molécula y separándola en iones. Los iones vuelan en ángulos específicos y pueden detectarse usando una cámara acoplada a una computadora.
"Ser capaz de controlar la alineación de las moléculas grandes no es tarea fácil", dijo Henrik Stapelfeldt, de la Universidad de Aarhus, "porque a medida que las moléculas crecen en tamaño se hace cada vez más difícil llevarlas a la fase gaseosa y enfriarlas".
Los investigadores estudiaron tres sistemas: moléculas de yodo I2, que tienen una forma lineal simple con mancuernas, y dos moléculas más complejas que consisten en anillos de benceno con átomos de yodo o bromo unidos al anillo. En los tres casos, lograron fuertesalineación de una sola molécula incrustada en una gota de helio frío con la técnica de dos pulsos.
Debido a que I2 tiene una forma lineal simple, los investigadores pudieron comparar mejor sus resultados experimentales con las predicciones teóricas. Esto reveló que la alineación inducida por láser de las moléculas en las gotas de helio era esencialmente idéntica a la de la fase gaseosa, siempre quela alineación se realizó adiabáticamente o gradualmente con respecto a las respuestas de las moléculas.
Para llevar a cabo la alineación adiabática, el primer pulso láser se enciende más lentamente que el período de rotación inherente de la molécula que se está estudiando. Esto permite que una molécula de yodo que gira libremente, por ejemplo, se alinee fuertemente con el eje de polarización del láser, en gran medidade la misma manera que una aguja de la brújula se alinea con el campo magnético de la Tierra.
Los estudios futuros se centrarán en alinear moléculas más grandes y más complejas en estas gotas de helio frío, lo que permitirá a los científicos observar cómo se desarrollan las reacciones químicas en tiempo real. Stapelfeldt explicó que puede ser posible alinear moléculas tan grandes como proteínas.
"Las gotas de helio ofrecen posibilidades únicas", dijo, "para construir complejos moleculares a medida, ampliando así el alcance de los sistemas que pueden estudiarse".
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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