El producto del átomo D de la reacción F + HD → HF + D con una energía de colisión de 2,10 kcal / mol. (A) Resultados experimentales; (B) resultados teóricos. El ángulo de cruce de los dos haces es de 160 °. θ =0 ° y 180 ° indican la dirección de dispersión hacia adelante y hacia atrás, respectivamente, para el coproducto de HF en el marco del centro de masa en relación con la dirección del haz del átomo de F. Una característica peculiar en forma de herradura en la dirección de dispersión hacia adelante se puede ver claramente en el patrón de dispersión. Crédito: Ciencias (2021). DOI:10.1126 / science.abf4205
Un equipo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, la Academia de Ciencias de China y la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur, ha descubierto un patrón que invita a la reflexión en las secciones transversales observadas en una reacción F + HD → HF + D. En su artículo publicado en la revista Ciencias , el grupo describe su enfoque de doble vertiente para aprender más sobre el papel de las interacciones relativistas entre espín y órbita en las reacciones químicas. T. Peter Rakitzis, con la Universidad de Creta, y IESL-FORTH, ha publicado un artículo de Perspectives en la misma edición de la revista que describe la dificultad de estudiar las reacciones químicas a nivel cuántico y el trabajo realizado por el equipo en China.
Estudiar las reacciones químicas a medida que ocurren a nivel cuántico es un trabajo difícil; no solo están sucediendo múltiples cosas casi todas a la vez, pero las reacciones más interesantes ocurren en muy poco tiempo. En este nuevo esfuerzo, los investigadores buscaron superar estos problemas y aprender más sobre lo que sucede durante un solo tipo de reacción:la reacción F + HD → HF + D. Con ese fin, llevaron a cabo un enfoque de dos frentes para capturar lo que sucede cuando los reactivos se dispersan debido a los efectos cuánticos.
La primera parte de su experimento implicó el uso de imágenes de mapas de velocidad de alta calidad, técnica de rayos cruzados para aprender más sobre las resonancias de ondas parciales. La segunda parte implicó la creación de simulaciones basadas en teorías sobre lo que debería suceder en tales reacciones. Como señalan los investigadores, durante una colisión, un dispositivo de haz molecular cruzado puede detectar el producto con resolución de ángulo de dispersión con resolución de estado rotacional.
El uso de los datos del dispositivo y de las simulaciones en conjunto (que incluían efectos de momento angular electrónico) permitió al equipo observar el efecto de momento angular electrónico durante una reacción química. También permitió a los investigadores observar un patrón interesante en forma de herradura en las secciones transversales de la reacción mientras se producía, en la dirección de la dispersión. La parte teórica de su experimento sugirió que el diseño de patrón único se debe a la interferencia cuántica que se produjo entre la división de órbita de espín positiva y negativa y las resonancias de semi-onda. Los investigadores sugieren que sus resultados proporcionan un ejemplo de interacciones espín-orbital que influyen en la dinámica de una reacción.
Los círculos de la izquierda son la medición experimental de las secciones transversales diferenciales resueltas en el estado del producto de la reacción F + HD, la imagen de la derecha es la función de onda de resonancia de onda parcial relacionada de la reacción. Crédito:DICP
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