Las reacciones químicas implican necesariamente la unión de moléculas, y la forma en que interactúan puede depender de cómo estén alineados entre sí. Al conocer y controlar la alineación de moléculas, Se puede aprender mucho sobre cómo ocurren las reacciones químicas. Esta semana en La Revista de Física Química , Científicos de la Universidad de Aarhus en Dinamarca y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria informan sobre una nueva técnica para alinear moléculas utilizando láseres y gotas de helio muy frías.

Este nuevo método alinea las moléculas de manera más nítida de lo que es posible para las moléculas esencialmente aisladas de las que se encuentran en la fase gaseosa. Esto se debe al hecho de que una molécula incrustada en una gota muy fría comparte la misma temperatura baja que la gota misma, apenas 0,4 kelvin, o -272,75 grados Celsius. Rara vez es posible obtener temperaturas tan bajas para moléculas en fase gaseosa, por lo que esta técnica promete abrir un nuevo e importante régimen de estudio.

El método utiliza un par de pulsos de láser en lo que se llama método de bomba-sonda. El primer pulso alinea la única molécula una vez que se ha depositado en una gota de helio. El segundo pulso láser, el pulso de la sonda, se utiliza para determinar la alineación, destruyendo la molécula y separándola en iones. Los iones vuelan en ángulos específicos y se pueden detectar usando una cámara acoplada a una computadora.

"Ser capaz de controlar la alineación de moléculas grandes no es una tarea sencilla, "Henrik Stapelfeldt de la Universidad de Aarhus dijo:"porque a medida que las moléculas aumentan de tamaño, se vuelve cada vez más difícil llevarlas a la fase gaseosa y enfriarlas".

Los investigadores estudiaron tres sistemas:moléculas de yodo (I2), que tienen una forma lineal simple de mancuerna, y dos moléculas más complejas que consisten en anillos de benceno con átomos de yodo o bromo unidos al anillo. En los tres casos, lograron un fuerte alineamiento de una sola molécula incrustada en una gota de helio fría con la técnica de dos pulsos.

Debido a que I2 tiene una forma lineal simple, los investigadores pudieron comparar mejor sus resultados experimentales con las predicciones teóricas. Esto reveló que la alineación inducida por láser de las moléculas en las gotas de helio era esencialmente idéntica a la de la fase gaseosa. siempre que la alineación se haya realizado adiabáticamente, o gradualmente con respecto a las respuestas de las moléculas.

Para realizar la alineación adiabática, el primer pulso de láser se enciende más lentamente que el período de rotación inherente de la molécula que se está estudiando. Esto permite una molécula de yodo que gira libremente, decir, para alinearse fuertemente con el eje de polarización del láser, de la misma manera que la aguja de una brújula se alinea con el campo magnético de la Tierra.

Los estudios futuros se centrarán en alinear moléculas más complejas en estas gotas de helio frías, permitiendo a los científicos observar el desarrollo de las reacciones químicas en tiempo real. Stapelfeldt explicó que es posible alinear moléculas tan grandes como proteínas.

"Las gotas de helio ofrecen posibilidades únicas, " él dijo, "para construir complejos moleculares hechos a medida, ampliando así el alcance de los sistemas que se pueden estudiar ".