Los físicos de la Universidad Estatal de Kansas han tomado instantáneas extremadamente rápidas de reacciones de apertura de anillos moleculares inducidas por la luz, similares a las que ayudan al cuerpo humano a producir vitamina D a partir de la luz solar. La investigación se publica en Química de la naturaleza .

"Piense en esto como stop-motion como una caricatura, "dijo Daniel Rolles, profesor asociado de física e investigador principal del estudio. "Para cada molécula, comienzas la reacción con un pulso láser, tome instantáneas de cómo se ve a medida que pasa el tiempo y luego júntelas. Esto crea una 'película molecular' que muestra cómo cambia la estructura electrónica de la molécula en función de cuánto tiempo pasa entre el comienzo y el final ".

Shashank Pathak, estudiante de doctorado y autor principal del artículo, dijo que la idea era estudiar la dinámica de cómo un anillo se abre en una molécula en la escala de tiempo de femtosegundos, que es una billonésima de segundo. Los investigadores utilizan un láser de electrones libres para visualizar cómo ocurren estas reacciones al registrar los espectros de energía de los electrones a medida que los átomos de la molécula se separan.

"La reacción de apertura del anillo se observa bastante en la naturaleza, "Dijo Pathak." Un ejemplo es la formación de vitamina D3 en nuestra piel. Cuando la luz del sol brilla sobre nuestra piel tenemos grandes compuestos que tienen estas pequeñas estructuras de anillos que ayudan con la absorción de la luz ultravioleta. El anillo se abre para formar el precursor de la formación de vitamina D3 ".

La producción de vitamina D implica varias funciones biológicas y esta apertura del anillo es solo una pequeña, muy pequeña, parte del proceso, Pathak dijo. Esta investigación logró registrar los cambios en la molécula para comprender la velocidad del proceso, cómo sucede y comparar el proceso con la teoría previamente aceptada.

"Comprender el proceso tiene implicaciones para hacer que procesos similares que se puedan utilizar en tecnología sean más eficientes, y para desarrollar reglas generales que se puedan aplicar a reacciones similares, "dijo Rolles, que recibió un premio de Carrera Temprana de la Facultad de la Fundación Nacional de Ciencias en 2018 que financió esta investigación.