sábado, 22 de diciembre de 2012

Pulsos láser ultracortos pueden controlar los procesos químicos

¿Cómo se pueden dividir moléculas de manera controlada? Un nuevo experimento de la TUV muestra como investigarlo usando pulsos ultra cortos de láser combinados con la química.

Las reacciones químicas ocurren tan rápidamente que es completamente imposible observar su progreso o controlarlas usando métodos convencionales. Sin embargo, nuevos avances en ingeniería electrónica han permitido llevar a cabo un mejor entendimiento y mejora en el control del comportamiento de átomos y moléculas. En el TUV, científicos han conseguido con éxito dividir grandes moléculas con más de 10 átomos usando pulsos láser ultra-cortos.

La división de una molécula es el ejemplo de una reacción química básica. La división de enlaces moleculares con pulsos láser es relativamente simple. Es más complicado, sin embargo, influir en la escisión de un enlace específico de manera controlada, por ejemplo, para iniciarlo de una manera controlada o para suprimirlo. Con el fin de llevar a cabo esto, el proceso complejo debe ser alterado a nivel atómico. Esto es lo que han llevado a cabo en el TUC usando pulsos láser de forma especial, con una duración de unos pocos segundos (10-15 s).

Un átomo de carbón tiene una masa 22.000 veces mayor que un electrón aproximadamente. Por tanto es relativamente inerte y no se puede mover fácilmente de su posición. Por tanto, un pulso láser puede cambiar el movimiento de un pequeño y ligero electrón mucho más fácilmente que un núcleo atómico: un electrón puede ser extraído de una molécula y luego devuelto usando el campo del pulso láser y chocando de nuevo con la molécula. Durante esta colisión, el electrón puede subsiguientemente extraer un segundo electrón de la molécula. Lo que resta es una molécula doblemente cargada, lo cual puede ser dividido en dos fragmentos individualmente cargados bajo ciertas circunstancias.

Normalmente lleva varios femtosegundos al núcleo atómico para conseguir la suficiente distancia a otro núcleo y la molécula para dividirse en dos trozos. La colisión del electrón con la molécula solo dura unos pocos cientos de attosegundos (10-18 s), por tanto hay que lidiar con dos escalas de tiempo diferentes. El láser de pulsos ultra-cortos con forma especial afecta al rápido movimiento de los electrones. El hecho de que el estado de los electrones cambie por la colisión también establece el gran y lento núcleo atómico en movimiento.

Usando esta técnica, los investigadores de TUV fueron capaces de observar por primera vez la reacción química específica usando varias moléculas de hidrocarburo también pueden ser iniciado o suprimido de manera controlada, si el movimiento del núcleo atómico es influenciado indirectamente por electrones mucho más rápidos. La forma exacta del pulso láser es crucial en este proceso.

Via TUW

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