La cafeína mantiene despiertos a los físicos por la noche. Particularmente los relacionados con la capacidad de los electrones para absorber energía. En un nuevo estudio publicado en EPJ B , un equipo franco-japonés de físicos ha utilizado la molécula de cafeína como un patio de recreo para probar el efecto de la radiación ionizante en sus electrones a medida que se acercan a estados excitados. Su modelo explica el fenómeno de ionización en electrones, que se encuentran en un sitio específico, órbita localizada en la molécula de cafeína. La excitación electrónica deja la puerta abierta a la progresión de carga positiva a lo largo de una columna vertebral molecular. Thomas Niehaus de la Universidad Claude Bernard Lyon 1, Francia, y sus colegas ahora han desarrollado un método para cuantificar esta migración de carga positiva en línea con el impulso láser ultracorto. El movimiento de carga observado ocurre en una escala de tiempo de attosegundos reordenamientos de carga impulsados ​​por el movimiento nuclear.

En este estudio, los autores se basan en la teoría funcional de la densidad dependiente del tiempo, que se usa típicamente como una herramienta de caracterización basada en computadora para determinar el ancho de la longitud de onda en la que una molécula absorbe la radiación. También se utiliza para investigar la transferencia de carga eléctrica en materiales fotovoltaicos y de conversión de energía. Finalmente, se puede utilizar para la observación en tiempo real de la dinámica de los portadores eléctricos en sólidos.

Desde el advenimiento de las fuentes láser ultracortas, que operan en el rango de attosegundos, esta teoría ahora se puede poner a prueba experimentalmente. Esto se debe a que la escala de tiempo en la que tiene lugar la absorción de energía por los electrones ahora persiste lo suficiente como para ser observada en experimentos. Las reacciones químicas que ocurren en sitios específicos de la molécula de cafeína son difíciles de realizar con pulsos de láser más largos porque el calor destruye rápidamente toda la información específica del sitio impresa por el pulso del láser.

Los autores encuentran que la dinámica observada para las cargas positivas junto con la columna vertebral de la molécula de cafeína depende de la sincronización del pulso del láser. Qué es más, la dinámica de la migración de las cargas positivas se rige por el hecho de que están interrelacionadas y por la compleja interacción entre varios canales de ionización.