La luz inicia muchas reacciones químicas. Los experimentos en el aser Center del Instituto de Química Física de la Academia de Ciencias de Polonia y la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia tienen, por primera vez, demostró que al aumentar la intensidad de la iluminación, algunas reacciones pueden acelerarse significativamente. Aquí, Los investigadores lograron la aceleración de la reacción utilizando pares de pulsos láser ultracortos.

Para investigar a fondo la naturaleza de los procesos involucrados, los investigadores utilizaron pares consecutivos ultracortos de pulsos láser. Se observó un elevado aumento en la velocidad de reacción entre las moléculas. Los científicos de Varsovia han informado de sus hallazgos en Física Química Física Química .

"Nuestros experimentos proporcionan conocimientos fundamentales sobre los procesos físicos que son importantes para el curso de importantes reacciones inducidas por la luz. Este conocimiento puede potencialmente utilizarse en muchas aplicaciones, especialmente cuando se trata de fuentes de luz de alta intensidad. Éstos incluyen, entre otros, Varias técnicas de imágenes microscópicas, espectroscopia ultrarrápida y fotovoltaica, especialmente si se utilizan dispositivos de enfoque de luz como colectores solares, "dice el Dr. Gonzalo Angulo (IPC PAS).

En reacciones inducidas por la luz, un fotón con la energía adecuada excita una molécula de tinte. Cuando hay una molécula de extintor cerca de la molécula excitada, tiene lugar una interacción. Puede haber una transferencia de energía, un electrón o un protón, entre los dos reactivos. Las reacciones de este tipo son de naturaleza común. Un buen ejemplo es la transferencia de electrones en la fotosíntesis, que juega un papel clave en la formación del ecosistema de la Tierra.

Un factor que puede influir en la velocidad de las reacciones es la intensidad de la luz que las inicia. Para estudiar la naturaleza de estos procesos, los químicos utilizaron pulsos de láser que duraban femtosegundos en lugar del tradicional flujo continuo de luz. La energía de los impulsos se ajustó para que las moléculas de tinte pasen al estado de energía excitada. Las legumbres se agruparon en pares. El intervalo entre pulsos en un par era de varias docenas de picosegundos (billonésimas de segundo) y se correspondía con el tipo de moléculas que reaccionaban y el entorno de la solución.

"La teoría y los experimentos requirieron cuidado y atención, pero la idea física en sí es bastante simple, aquí, "señala Jadwiga Milkiewicz, un doctorado estudiante en IPC PAS, y explica:"Para que se produzca la reacción, debe haber una molécula de extintor cerca de la molécula de colorante excitada por luz. Entonces, si tenemos un par de moléculas que ya han reaccionado entre sí, significa que estaban lo suficientemente cerca el uno del otro. Si, después de la reacción, ambas moléculas han logrado volver a su estado fundamental, la absorción de un nuevo fotón por el tinte tiene el potencial de iniciar otra reacción antes de que las moléculas se alejen unas de otras en el espacio ".

El curso de las reacciones en las soluciones depende de muchos factores como la temperatura, presión, viscosidad o la presencia de un campo eléctrico o magnético. La investigación del IPC PAS ha demostrado que estos factores también influyen en la aceleración de la reacción química que se produce con una mayor intensidad de iluminación. Bajo algunas condiciones, la aceleración de la reacción fue imperceptible; en óptimas condiciones, la velocidad de la reacción aumentó de un 25 a un 30 por ciento.

"En nuestros experimentos hasta ahora, nos hemos concentrado en las reacciones de transferencia de electrones inducidas por la luz, es decir, aquellos que cambian la carga eléctrica de las moléculas. Sin embargo, no vemos ninguna razón por la que el mecanismo que hemos observado no pueda funcionar en otras variaciones de estas reacciones. Entonces, en un futuro cercano, intentaremos confirmar su eficacia en reacciones de transferencia de energía o en reacciones que involucren también transferencia de protones, "dice el Dr. Angulo.