Los movimientos de los electrones en el líquido medidos en movimiento superlento
"Los movimientos de los electrones son los eventos clave en las reacciones químicas"
Los electrones son capaces de moverse dentro de las moléculas, por ejemplo cuando son excitados desde el exterior o en el curso de una reacción química. Por primera vez, los científicos han logrado estudiar las primeras docenas de attosegundos de este movimiento de los electrones en un líquido.
Los científicos inyectan agua desde arriba en la cámara de análisis, donde forma un microchorro corto que se encuentra con un rayo láser.
ETH Zürich / Inga Jordan
Para entender cómo comienzan las reacciones químicas, los químicos han estado utilizando experimentos de movimiento superlento durante años para estudiar los primeros momentos de una reacción. Hoy en día, es posible realizar mediciones con una resolución de unas pocas docenas de attosegundos. Un attosegundo es 1x10-18 de segundo, es decir, una millonésima de millonésima de segundo.
"En estas primeras docenas de attosegundos de una reacción, ya se puede observar cómo los electrones se desplazan dentro de las moléculas", explica Hans Jakob Wörner, Profesor del Laboratorio de Química Física de la ETH de Zurich. "Más tarde, en el curso de unos 10.000 attosegundos o 10 femtosegundos, las reacciones químicas dan lugar a movimientos de los átomos hasta e incluyendo la ruptura de los enlaces químicos".
Hace cinco años, el profesor de la ETH fue uno de los primeros científicos en ser capaz de detectar los movimientos de los electrones en las moléculas en la escala de attosegundo. Sin embargo, hasta ahora tales mediciones sólo podían llevarse a cabo en moléculas en forma gaseosa porque tienen lugar en una cámara de alto vacío.
Retraso en el transporte de electrones del líquido
Después de construir un novedoso equipo de medición, Wörner y sus colegas han logrado detectar tales movimientos en los líquidos. Para ello, los investigadores utilizaron la fotoemisión en el agua: irradiaron las moléculas de agua con luz, haciendo que emitieran electrones que los científicos podían medir. "Elegimos usar este proceso para nuestra investigación porque es posible iniciarlo con alta precisión temporal usando pulsos de láser", dice Wörner.
Las nuevas mediciones también tuvieron lugar en el alto vacío. Wörner y su equipo inyectaron un microchorro de agua de 25 micrómetros de espesor en la cámara de medición. Esto les permitió descubrir que los electrones son emitidos por las moléculas de agua en forma líquida 50-70 attosegundos más tarde que por las moléculas de agua en forma de vapor. La diferencia de tiempo se debe a que las moléculas en forma líquida están rodeadas por otras moléculas de agua, lo que tiene un efecto de retardo medible en las moléculas individuales.
Un paso importante
"Los movimientos de los electrones son los eventos clave en las reacciones químicas. Por eso es tan importante medirlos en una escala de tiempo de alta resolución", dice Wörner. "El paso de las mediciones en los gases a las mediciones en los líquidos es de particular importancia, porque la mayoría de las reacciones químicas - especialmente las que son bioquímicamente interesantes - tienen lugar en los líquidos".
Entre ellos, hay numerosos procesos que, como la fotoemisión en el agua, también se desencadenan por la radiación de la luz. Estos incluyen la fotosíntesis en las plantas, los procesos bioquímicos en nuestra retina que nos permiten ver, y los daños en el ADN causados por los rayos X u otras radiaciones ionizantes. Con la ayuda de mediciones de segundo orden, los científicos deberían obtener nuevos conocimientos sobre estos procesos en los próximos años.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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