La absorción de energía luminosa por moléculas grandes es lo que impulsa a la naturaleza:la fotosíntesis, visión, la síntesis de vitamina D y muchos otros procesos críticos utilizan energía luminosa para realizar sus funciones.

La absorción de luz también puede tener efectos negativos:la sobreexposición a la luz solar daña el ADN y puede causar melanoma. La naturaleza ha desarrollado formas de sortear tales efectos. Por ejemplo, La protección de la piel se logra canalizando de manera eficiente la energía absorbida por el ADN a su estado inicial (o fundamental). en el que estaba antes de la absorción de la luz.

Este proceso de flujo de energía, que tiene lugar en escalas de tiempo ultracortas de decenas a cientos de femtosegundos (1 fsec =10 ^-15 segundos), es universal para todas las moléculas poliatómicas. Por lo tanto, Identificar las vías del flujo de energía es crucial no solo para comprender la naturaleza, pero también para una amplia gama de aplicaciones.

El flujo de energía procede a través de embudos que se denominan "intersecciones cónicas". Estos son puntos del paisaje energético de la molécula donde se cruzan diferentes niveles de energía electrónica. El concepto de intersecciones cónicas se utiliza universalmente para explicar el flujo de energía en moléculas poliatómicas. Todavía, ¡nunca han sido observados! Se propusieron diferentes estrategias para detectarlos, pero en la actualidad, ninguno parece factible experimentalmente.

Un equipo de científicos del laboratorio de Majed Chergui en EPFL dentro del Centro de Lausana para la Ciencia Ultrarrápida, el laboratorio de Albert Stolow (Universidad de Ottawa), y el laboratorio de Michael Schuurman (NRC-Ottawa) han ideado ahora un enfoque inequívoco para detectar intersecciones cónicas en moléculas poliatómicas. El enfoque utiliza espectroscopia de rayos X de resolución temporal (iniciada por el grupo de Majed Chergui) que es capaz de detectar cambios en la estructura electrónica con selectividad de elementos. a medida que la energía fluye a través de la intersección cónica.

Los científicos llevaron a cabo simulaciones por computadora del flujo de energía a través de la molécula de etileno, un modelo para una amplia clase de moléculas de interés biológico. Las simulaciones revelaron una huella digital clara e inequívoca del paso a través de las intersecciones cónicas por un cambio de carga en los átomos de carbono.

"Identificar intersecciones cónicas es algo con lo que los fotobiólogos y fotoquímicos han soñado durante mucho tiempo y abre nuevas perspectivas para emocionantes desarrollos futuros", dice Majed Chergui.