Química Cotidiana

Uso de la tecnología láser attosegundo en la química

El attosegundo es la trillonésima parte de un segundo, y valiéndose de este tipo de tecnología, investigadores adscritos a la Universidad Autónoma de Madrid en el área de la nanociencia y el Instituto Politécnico de Zúrich, han sido capaces de observar por vez primera el movimiento correlacionado que existe entre el núcleo y los electrones existentes en una molécula de hidrógeno con el uso de un láser attosegundo.

Esto ha sido posible con la combinación de dos técnicas existentes, lo que permitió lograr un resultado distinto en opinión de Carlos Hernández, investigador del grupo de Aplicaciones del Láser y Fotónica de la Universidad de Salamanca.

Esta nueva técnica se compone por la generación de pulsos ultra cortos, con duración de attosegundos, partiendo de láseres infrarrojos, la cual se combina con la generación de radiación de frecuencia alta con polarización circular, lo que permitió unir dos mundos que hasta ahora eran diferentes.

Es por ello, que con la utilización de esta novedosa técnica, fue posible observar por vez primera el movimiento correlacionado de núcleos y electrones en una molécula de hidrógeno, otorgando la posibilidad de manipular las propiedades de cualquier enlace químico.

El láser attosegundo y las reacciones químicas, los núcleos y electrones

Para que las reacciones químicas ocurran, es necesario que se produzca la rotura y la posterior formación de enlaces entre los núcleos atómicos presentes en una molécula, esto da origen a la formación de moléculas diferentes a las originales.

Este proceso ocurre como consecuencia del movimiento de los electrones, que con la carga negativa que poseen son capaces de apantallar la repulsión existente entre los núcleos de carga eléctrica positiva.

Cabe destacar, que el núcleo más ligero que existe es el del átomo de hidrógeno (protón p+), y el cual es aproximadamente 1.800 veces más pesado que un electrón, pero cuando una molécula puede absorber energía proporcionada por una fuente externa, como por ejemplo, la luz, los núcleos son capaces de moverse casi tan rápido como los electrones, de acuerdo a cómo se haya repartido la energía entre ellos.

Esquema de bombeo de sonda con el láser attosegundo

Para Alicia Palacios coautora de la investigación, para poder determinar que la correlación de movimiento, fue necesario el bombardeo con varios pulsos ultravioletas de attosegundos, estos estuvieron sincronizados con un pulso de luz infrarroja de femtosegundos, y además, hubo una variación en el retardo entre los dos tipos de pulsos, requiriendo una precisión de solo unas decenas de attosegundos.

observar por vez primera el movimiento correlacionado que existe entre el núcleo y los electrones existentes en una molécula de hidrógeno con el uso de un láser attosegundo.

Con esta secuencia de pulso, fue posible producir una ionización y la disociación de la molécula, lo que dio lugar a la emisión de un protón, un electrón y un átomo de hidrógeno. Esta detención de protón y electrón combinada con los retrasos temporales y aunado a intrincados cálculos mecano-cuánticos, fue lo que posibilitó visualizar el movimiento de estas dos partículas en la molécula.

Conociendo que algunos sistemas pueden responder de forma distinta a la polarización de la luz, esto da la posibilidad de estudiarlos y de realizar una mejor caracterización de ellos, lo que proporciona una mejor manera de interactuar con la materia.

Este tipo de investigaciones, promueve una vía de entrada a la manipulación de las propiedades que poseen los enlaces químicos, pudiendo actuar en forma indistinta sobre núcleos o electrones. Además, es posible que tenga repercusiones en el ámbito farmacéutico y para el estudio en otras áreas.

Fuentes: Nueva forma de interactuar con la materia mediante el control de la luz – Cómo observar el movimiento combinado de núcleos y electrones

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