A luz inicia muitas reações químicas. Os experimentos no Centro Aser do Instituto de Físico-Química da Academia Polonesa de Ciências e na Faculdade de Física da Universidade de Varsóvia têm, pela primeira vez, demonstrou que ao aumentar a intensidade de iluminação, algumas reações podem ser significativamente aceleradas. Aqui, os pesquisadores alcançaram a aceleração da reação usando pares de pulsos de laser ultracurtos.

A fim de investigar minuciosamente a natureza dos processos envolvidos, os pesquisadores usaram pares consecutivos ultracurtos de pulsos de laser. Foi observado um grande aumento na taxa de reação entre as moléculas. Os cientistas de Varsóvia relataram suas descobertas em Físico Química Física Química .

"Nossos experimentos fornecem conhecimento fundamental sobre os processos físicos que são importantes para o curso de importantes reações induzidas pela luz. Esse conhecimento pode ser potencialmente usado em muitas aplicações, especialmente ao lidar com fontes de luz de alta intensidade. Esses incluem, entre outros, várias técnicas de imagem microscópica, espectroscopia ultrarrápida e fotovoltaica, particularmente se dispositivos de foco de luz, como coletores solares, forem usados, "afirma o Dr. Gonzalo Angulo (IPC PAS).

Em reações induzidas por luz, um fóton com a energia apropriada excita uma molécula de corante. Quando há uma molécula de inibidor perto da molécula excitada, uma interação ocorre. Pode haver uma transferência de energia, um elétron ou próton, entre os dois reagentes. As reações desse tipo são comuns na natureza. Um bom exemplo é a transferência de elétrons na fotossíntese, que desempenha um papel fundamental na formação do ecossistema da Terra.

Um fator que pode influenciar a velocidade das reações é a intensidade da luz que as inicia. Para estudar a natureza desses processos, os químicos usaram pulsos de laser com duração de femtossegundos em vez do tradicional fluxo contínuo de luz. A energia dos impulsos foi ajustada para que as moléculas do corante passassem para o estado de energia excitada. Os pulsos foram agrupados em pares. O intervalo entre os pulsos em um par era de várias dezenas de picossegundos (trilionésimos de segundo) e correspondia ao tipo de moléculas reagentes e ao ambiente da solução.

"A teoria e os experimentos exigiam cuidado e atenção, mas a ideia física em si é bastante simples, aqui, "observa Jadwiga Milkiewicz, um Ph.D. estudante do IPC PAS, e explica:"Para que a reação ocorra, deve haver uma molécula de supressor perto da molécula de corante excitada pela luz. Então, se tivermos um par de moléculas que já reagiram entre si, isso significa que eles estavam próximos o suficiente um do outro. Se, após a reação, ambas as moléculas conseguiram retornar ao seu estado fundamental, a absorção de um novo fóton pelo corante tem o potencial de iniciar outra reação antes que as moléculas se afastem umas das outras no espaço. "

O curso das reações em soluções depende de muitos fatores, como temperatura, pressão, viscosidade ou a presença de um campo elétrico ou magnético. A pesquisa do IPC PAS comprovou que esses fatores também influenciam na aceleração da reação química que ocorre com o aumento da intensidade de iluminação. Sob algumas condições, a aceleração da reação era imperceptível; em condições ideais, a taxa da reação aumentou em 25 a 30 por cento.

"Em nossos experimentos até agora, nos concentramos nas reações de transferência de elétrons induzidas pela luz - isto é, aqueles que alteram a carga elétrica das moléculas. Contudo, não vemos nenhuma razão pela qual o mecanismo que observamos não poderia funcionar em outras variações dessas reações. Então, em um futuro próximo, tentaremos confirmar sua eficácia em reações de transferência de energia ou em reações envolvendo também a transferência de prótons, "diz o Dr. Angulo.