Los polienos lineales son cadenas de hidrocarburos con propiedades ópticas y eléctricas inusuales. Se han convertido en un paradigma para estudiar la fotoisomerización, cuando las estructuras moleculares se reorganizan para absorber la luz, debido a su estructura molecular sencilla. potencial de conductividad eléctrica, y papel en la visión. Comprender cómo estas moléculas se reorganizan simultáneamente a través de la fotoisomerización podría hacer avanzar la investigación de la ciencia de los materiales al permitir la visión artificial y producir cables de plástico. y nuevas tecnologías fotovoltaicas.
Trans 1, 3-butadieno, el polieno más pequeño, ha desafiado a los investigadores durante los últimos 40 años debido a su compleja estructura electrónica de estado excitado y su ultrarrápida (femtosegundo, 10 -15 s) dinámica. El butadieno sigue siendo el "eslabón perdido" entre el etileno (C 2 H 4 , ), que tiene un solo doble enlace, y polienos lineales más largos con tres o más dobles enlaces.
Ahora, un equipo experimental encabezado por Albert Stolow en la Universidad de Ottawa y el Consejo Nacional de Investigación de Canadá ha resuelto trans 1, Dinámica electrónica-estructural del 3-butadieno. Los investigadores informaron recientemente sus hallazgos en La Revista de Física Química .
El grupo de Stolow desarrolló una espectroscopia láser ultrarrápida llamada espectroscopia de coincidencia fotoelectrónica-fotoión de resolución temporal (TRPEPICO) para realizar esta investigación. El método implica un proceso de sonda de bomba de femtosegundos en el que se mide un fotoelectrón emitido en función del tiempo. El espectro de fotoelectrones y la distribución angular son sensibles a la dinámica electrónica y estructural de las moléculas. Durante los últimos 20 años, Stolow ha aplicado su método a una amplia gama de problemas, incluida la estabilidad ultravioleta de las bases de ADN y la transferencia de protones intramolecular.
"Hemos demostrado durante muchos años que nuestro enfoque funciona y hemos proporcionado muchos ejemplos, "Dijo Stolow. Anteriormente estudió con John C. Polanyi y Yuan T. Lee, dos premios Nobel que investigaron la dinámica de colisión molecular.
"Muchos de nosotros pensamos que si pudiéramos entender el etileno, el bloque de construcción básico, podríamos entender los polienos lineales más largos, "Dijo Stolow." Pero el butadieno es el 'eslabón perdido'. No pareció comportarse como en ninguno de los dos casos ".
El equipo de Stolow descubrió que trans 1, Se comporta el 3-butadieno, simultaneamente, como etileno y polienos más largos. Específicamente, Existe una competencia ultrarrápida entre dinámicas similares a etileno y dinámicas similares a polieno.
Los resultados experimentales del equipo de investigación fueron modelados de forma independiente y confirmados computacionalmente por el equipo de investigación de Todd J. Martínez. Martínez es investigadora y profesora de química en la Universidad de Stanford, que se especializa en dinámica cuántica molecular. Michael S. Schuurman de la NRC, un teórico especializado en dinámica cuántica, también ayudó a confirmar este trabajo.
"Esta colaboración es clave. Todos obtuvimos los mismos resultados de forma independiente, "Dijo Stolow." Los avances técnicos dramáticos tanto en el experimento como en la teoría nos han permitido finalmente resolver el viejo rompecabezas de la dinámica electrónica en el butadieno, el 'eslabón perdido' de la fotofísica poliénica ".
