Investigadors de l’Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) han aconseguit monitorar directament la localització de tots els àtoms d’una molècula sencera, i observar i captar el moment en què un dels enllaços químics es trenca i deixa escapar un protó.
Recreació artística del moment en què un dels enllaços químics es trenca i deixa escapar un protó
Observar com els àtoms individuals de les molècules es reordenen durant una reacció química per formar una substància nova o veure els components de l’ADN movent-se, reorganitzant-se i fins i tot replicant-se sempre ha estat un somni per als investigadors. Aquesta capacitat podria donar una visió sense precedents per comprendre i controlar potencialment aquests processos.
Els membres del Grup de Recerca d’Attociència i Òptica Ultraràpida de l’ICFO han estat capaços d’obtenir imatges instantànies del trencament d’un enllaç molecular d’acetilè (C2H2) en nou femtosegons (10 -15 s) després de la seva ionització. L’equip ha aconseguit realitzar un seguiment dels àtoms individuals d’una molècula aïllada d’acetilè amb una resolució espacial de fins a 0,05 àngstroms (una resolució més petita que l’amplària d’un àtom individual), així com amb una resolució temporal de 0,6 femtosegons. Fins i tot han estat capaços de desencadenar el trencament d’un sol enllaç de la molècula i veure com un protó n’era expulsat.
L’equip va fabricar una font de làser ultraràpid en l’infraroig mig i ho va combinar amb un microscopi de reacció per detectar els moments de distribució en 3D d’electrons i ions en plena coincidència cinemàtica. Es va orientar una sola molècula aïllada d’acetilè a l’espai amb l’ajuda d’un làser de pols curt. Després, es va utilitzar un pols infraroig prou fort per alliberar un electró de la molècula, es va accelerar aquest electró amb una trajectòria de retorn i se’l va obligar a dispersar-se sobre la molècula ionitzada d’origen. Totes aquestes accions van passar en només nou femtosegons.
L’equip va ser capaç d’extreure tota l’estructura molecular i demostrar que l’orientació de la molècula al llarg del camp elèctric del làser o perpendicularment a aquest canviava completament la seva dinàmica. Per a una orientació, la molècula es va sotmetre a moviments vibracionals amb el camp de làser, mentre que, per a l’altra orientació, es va produir una ruptura clara d’un enllaç C-H. Aquest és el primer experiment en què s’ha pogut fer una observació directa del trencament de l’enllaç i veure el protó durant l’expulsió de la molècula ionitzada (C2H2)2+.
Font: Universitats i recerca
