O movimento de elétrons individuais em uma molécula pode ser controlado

Os físicos, pela primeira vez, foram capazes de rastrear o movimento de elétrons individuais em uma molécula e mostraram que esses processos podem ser controlados. No futuro, isso permitirá controlar o curso das reações químicas e processos biológicos, a fim de obter o resultado desejado de várias reações possíveis dos mesmos produtos químicos.

Os resultados de um estudo realizado na Escola Superior Técnica Suíça, em Zurique, com a participação de Oleg Tolstikhin, doutor em ciências físicas e matemáticas do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou, além de teóricos da Dinamarca, Bélgica e Canadá, foram publicados em 22 de outubro de 2015 na revista Science.

É relatado que o movimento dos elétrons é controlado usando pulsos de laser ultracurtos com comprimento de onda de 800 e 1300 nanômetros. Deslocamentos de elétrons foram observados no espectro de altas harmônicas decorrentes da interação de um pulso de laser com uma molécula.



Usando métodos atofísicos, os pesquisadores acompanharam a reestruturação do shell eletrônico. Esse é um processo fundamental para entender a reação química, uma vez que a redistribuição de elétrons corresponde à formação de novas ligações químicas.

Um grupo liderado por Hans Jacob Werner, da Escola Técnica Suíça, em Zurique, conduziu anteriormente uma série de experimentos que demonstram de forma convincente a possibilidade de tais observações, mas agora os pesquisadores deram o último passo: eles de fato rastrearam o movimento de elétrons com uma resolução de 100 attosegundos (1 attosegundo = ^10-18  segundos) e mostrou como controlar elétrons.

Durante o experimento, os elétrons se moveram ao longo da molécula linear de iodoacetileno (HCCI), que são cadeias alongadas de quatro átomos - hidrogênio, dois átomos de carbono e um átomo de iodo. Sob a influência de pulsos de laser, a configuração do invólucro de elétrons mudou: um lugar vago para um elétron apareceu nele. Sob a ação do laser, surgiu uma superposição de dois estados quânticos desse "buraco": ele pode ser detectado com alguma probabilidade em ambas as extremidades da molécula.



“Podemos controlar o movimento de elétrons na molécula, o que significa que, se essa tecnologia for desenvolvida, podemos controlar o resultado de reações químicas. Por exemplo, em uma mistura de gases onde uma reação química pode ocorrer, seu resultado pode ser um ou pode ser diferente. Ao brilhar com um laser "certo" com uma forma de pulso "correta", um dos resultados pode ser dominante ", explicou Oleg Tolstikhin, doutor em ciências físicas e matemáticas, co-autor de trabalhos científicos.

Segundo Oleg Tolstikhin, o trabalho científico pode ser aplicado, em particular, no desenvolvimento de novos medicamentos: “Se você pode controlar o resultado de uma reação química, pode criar substâncias, moléculas grandes - qualquer medicamento é uma molécula grande - que geralmente pode ser obtido como resultado de substâncias químicas. reações em quantidades insignificantes, e será possível, por exemplo, obter a substância certa na metade dos casos ”, afirmou.

Source: https://habr.com/ru/post/pt385813/