Dinámica de electrones en hidrógeno molecular después de la fotoionización por un pulso de láser de attosegundos. El electrón restante en la molécula (representado en verde) se mide experimentalmente y se muestra como un paisaje de montaña. Las colinas y los valles corresponden a una mayor probabilidad de encontrar el electrón en el lado izquierdo y derecho de la molécula, respectivamente. © Christian Hackenberger
(PhysOrg.com) - Los físicos de Europa han vislumbrado con éxito el movimiento de los electrones en las moléculas. Los resultados son una gran ayuda para el mundo de la investigación. Saber cómo se mueven los electrones dentro de las moléculas facilitará las observaciones y alimentará nuestra comprensión de las reacciones químicas.
Presentado en la revista Naturaleza , el estudio cuenta con el apoyo de tres proyectos financiados por la UE.
Los físicos dirigido por el profesor Marc Vrakking, Director del Instituto Max Born de Óptica No Lineal y Espectroscopia de Pulso Corto en Alemania, usó pulsos de láser de attosegundos para lograr esta última hazaña técnica. Los científicos no pudieron observar este movimiento en el pasado debido a la extrema rapidez de los electrones.
Un attosegundo es una mil millonésima de mil millonésima de segundo. La luz cubre una distancia de menos de una millonésima de milímetro durante un attosegundo. Esto es básicamente igual a la distancia de un extremo al otro de una molécula pequeña. Al crear pulsos de láser de attosegundos, los científicos podrían tomar "fotografías" de los movimientos de los electrones dentro de las moléculas.
Para los propósitos de este estudio, los físicos observaron la molécula de hidrógeno (H 2 ) - con solo dos protones y dos electrones, los expertos llaman al H2 la 'molécula más simple'. El equipo utilizó su láser de attosegundos para determinar cómo se produce la ionización dentro de una molécula de hidrógeno. Durante la ionización, un electrón se elimina de la molécula mientras que el estado energético del otro electrón cambia.
`` En nuestro experimento pudimos demostrar por primera vez que con la ayuda de un láser de attosegundos realmente tenemos la capacidad de observar el movimiento de los electrones en las moléculas, 'El profesor Vrakking explicó. «Primero irradiamos una molécula de hidrógeno con un pulso láser de attosegundos. Esto llevó a la eliminación de un electrón de la molécula:la molécula se ionizó. Además, dividimos la molécula en dos partes usando un rayo láser infrarrojo, como con unas tijeras diminutas, ', añadió. Esto nos permitió examinar cómo se distribuía la carga entre los dos fragmentos, dado que falta un electrón, un fragmento será neutro y el otro cargado positivamente. Sabíamos dónde se podía encontrar el electrón restante, es decir, en la parte neutra ».
Durante los últimos 30 años más o menos, Los científicos han estado usando láseres de femtosegundos para observar moléculas y átomos. Un femtosegundo es una millonésima de una mil millonésima de segundo, por lo que lo convierte en 1, 000 veces más lento que un attosegundo. Es fácil rastrear el movimiento de moléculas y átomos cuando se utilizan láseres de femtosegundos.
Los científicos ayudaron a impulsar esta tecnología mediante el desarrollo de láseres de attosegundos, que están beneficiando diversos estudios en ciencias naturales, incluido el estudio que se describe aquí.
Comentando los cálculos y la complejidad del problema, el coautor Dr. Matthias Kling del Max-Planck Institut für Quantenoptik en Alemania, dijo:'Descubrimos que también los estados doblemente emocionados, es decir, con excitación de ambos electrones de hidrógeno molecular, puede contribuir a la dinámica observada. '
El profesor Vrakking concluyó:“No hemos resuelto el problema, como esperábamos originalmente. De lo contrario, simplemente hemos abierto una puerta. Pero, de hecho, esto hace que todo el proyecto sea mucho más importante e interesante ”.
