Los radicales libres (átomos y moléculas con electrones desapareados) pueden causar estragos en el cuerpo. Son como amantes plantados, destinado a vagar en busca de otro electrón, dejando células rotas, proteínas y ADN en sus estelas.

Los radicales hidroxilo son los más químicamente agresivos de los radicales libres, sobreviviendo por sólo una billonésima de segundo. Se forman cuando el agua, la molécula más abundante en las células, es golpeado con radiación, haciendo que pierda un electrón. En investigaciones anteriores, un equipo dirigido por Linda Young, un científico del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía, observó el nacimiento ultrarrápido de estos radicales libres, un proceso de gran trascendencia en campos como el daño biológico inducido por la luz solar, remediación ambiental, Ingeniería Nuclear, y viajes espaciales.

Ahora su equipo incluidos investigadores del Laboratorio Nacional Acelerador SLAC del DOE, ha descubierto una huella química única del hidroxilo, lo que ayudará a los científicos a rastrear las reacciones químicas que provoca en entornos biológicos complejos. Publicaron sus resultados en Cartas de revisión física en junio.

En el láser de electrones libres Linac Coherent Light Source (LCLS) de SLAC, los científicos probaron los radicales hidroxilo de vida increíblemente breve con pulsos de rayos X que duran apenas una millonésima de mil millonésima de segundo. Iluminaron un fino chorro de agua ionizada por láser con rayos X que tenían la energía precisa para excitar electrones en las profundidades de los radicales, por lo que saltaron a una órbita más alta específica. Cuando los electrones regresaron a sus órbitas originales, una pequeña fracción de ellos emitió rayos X que llevaban la firma única del radical, o espectro. El equipo utilizó nuevas herramientas teóricas para calcular con precisión estos espectros de rayos X y descifrar el mensaje que contenían.

Para dar seguimiento, El equipo investigará qué sucede en los primeros momentos que la radiación ionizante rompe el agua con una resolución de tiempo más alta para aprender más sobre el proceso. Por el camino, esperan estudiar procesos similares en ambientes alcalinos que sean de interés tanto fundamentalmente como para aplicaciones urgentes como la remediación de desechos nucleares, lo que requiere una comprensión de la compleja química que ocurre en los tanques sometidos a bombardeos de radiación constante.