Siguiendo los pasos de una reacción química

Desvelar los secretos de las reacciones químicas a escala atómica requiere velocidad e inteligencia. La velocidad la aporta la espectroscopía láser ultrarápida en la cual pulsos de luz cortos inducen reacciones, por ejemplo, excitando una molécula a un estado electrónico más alto, y después probando el despliegue de eventos químicos en tiempo real. Aún en esos llamados métodos de métodos de pulsos de excitación o bombeo, es complicado rastrear el estado "precursor" específico que dispara la reacción ya que los pulsos de bombeo excitan una multitud de estados. Pero esquemas más inteligentes pueden superar esta limitación. Como se ha comunicado, se han desarrollado técnicas de pulsos de bombeo capaces de identificar de modo inequívoco precursores de reacción.

Para seguir una reacción química de principio a fin, los investigadores midieron el espectro molecular como una función de tiempo. En esquemas convencionales, un pulso de excitación prepara al reactante en el estado deseado, y un segundo pulso prueba los estados intermedios como estados producto que son alcanzados. los investigadores añadieron un tercer pulso para posibilitar un intrigante truco: mediante la medición de las correlaciones de pulsos a diferentes frecuencias como una función de tiempo, el esquema puede determinar si ciertas transiciones electrónicas en los estados inicial y final están mecanico-cuánticamente conectados. En otras palabras, si un cierto estado electrónico es el precursor de otro.

Se han probado técnicas similares para espectroscopía vibracional, pero el trabajo actual los amplía a la espectroscopía electrónica usando pulsos de longitud de onda visible en lugar de infrarrojos. Como demostración, se estudió la merocianina, la cual se produce en dos conformaciones (isómeros), y se ha mostrado que solo uno de los isómeros se convierte en un catión radical por medio de la fotoexcitación. Para ese isómero, los investigadores identificaron, entre una multitud de estados excitados, el estado específico que necesita ser excitado para que la reacción tenga lugar. Tal nivel de detalle en el rastreo de los caminos de la reacción a través de los estados electrónicos puede usarse para estudiar los procesos químicos subyacentes en la energía fotovoltáica y el almacenamiento de datos óptico reversible.

Via physics.aps