Cientistas da Universidade de Toronto encontraram uma maneira de selecionar o resultado da reação química, empregando um fator indescritível e há muito procurado conhecido como 'parâmetro de impacto'.

A equipe de químicos da U of T, liderado pelo pesquisador ganhador do Prêmio Nobel John Polanyi, encontraram um meio de selecionar o parâmetro de impacto ou distância incorreta pela qual uma molécula de reagente perde uma molécula alvo, alterando assim os produtos da reação química. Os resultados são publicados hoje em Avanços da Ciência .

"Os químicos jogam moléculas em outras moléculas o tempo todo na esperança de fazer algo novo, "diz Polanyi, Professor Universitário do Departamento de Química da U of T. "Neste estudo, descobrimos uma maneira de controlar o resultado apontando uma molécula de projétil para uma molécula alvo, com uma precisão de uma pequena fração do diâmetro da molécula alvo. "

A dinâmica molecular em química é muito parecida com um jogo de bilhar. Assim como um jogador de bilhar envia a bola em direção à bola-alvo, químicos lançam uma molécula em direção a outra para produzir uma reação química. Contudo, Isto pode ser feito, agora está claro, seja por acaso, como tem sido a norma, ou pelo design, conforme o novo trabalho mostra ser possível.

Anteriormente, a aleatoriedade inerente aos movimentos moleculares impedia os químicos de mirar suas moléculas de projéteis nos alvos químicos, como fazem os jogadores de bilhar. Em vez de, foram obrigados a jogar bilhar com os olhos vendados.

"Ao longo dos anos, os químicos se tornaram muito bons em jogar bilhar com os olhos vendados, usando bolas pegajosas e jogando-as forte ou fracamente, "Polanyi diz." Mas nós encontramos uma maneira de tirar a venda, e mire cada tiro. "

Os pesquisadores conseguiram isso depositando moléculas em um cristal de metal, em seguida, aplicando uma pequena corrente de uma ponta de metal atomicamente afiada a uma das moléculas. Esta adição de energia fez com que uma molécula de 'projétil' disparasse pela superfície em linha reta, ao longo de uma das cristas semelhantes a trilhos no cristal de metal em direção a uma molécula "alvo" próxima presente no cristal, perdê-lo por uma quantia controlada.

Diferentes distâncias erradas, chamados de 'parâmetros de impacto', foram mostrados de forma reproduzível para fornecer resultados diferentes, isto é, diferentes padrões de reação.

"A superfície cristalina subjacente é a nossa mesa de bilhar, "disse Kelvin Anggara, um pós-doutorado no grupo de pesquisa de Polanyi e um dos principais autores do estudo. "Aproveitando as ranhuras que a natureza marcou convenientemente na superfície dos cristais, descobrimos que poderíamos guiar o projétil molecular em viagem de modo que ele atingisse o alvo de frente ou em uma colisão superficial que errasse o alvo por uma quantidade desejada. Dessa maneira, assim como no bilhar, podemos controlar o resultado da colisão molecular. "

A seleção do parâmetro de distância incorreta ou de impacto em colisões entre moléculas de reagente tem sido denominada até agora o "fruto proibido da dinâmica da reação" pelo professor da Universidade de Harvard Dudley R. Herschbach, com quem Polanyi dividiu o Prêmio Nobel de Química de 1986 junto com Yuan T. Lee. Embora as descobertas feitas pelo trio tenham permitido aos químicos inferir muitas das forças em jogo em uma reação química, o parâmetro de impacto desafiou o controle direto.

Isso é verdade mesmo nas famosamente bem controladas condições de "feixes moleculares cruzados". É freqüentemente esquecido que, embora as vigas neste método elegante sejam direcionadas umas às outras, as moléculas não. Agora, as moléculas individuais podem ser direcionadas umas às outras, com bastante precisão.

“Acreditamos que este seja um grande passo no controle de reações químicas, "disse Anggara, que realizou o estudo junto com Polanyi, Lydie Leung, pesquisadora sênior associada, e o estudante de graduação Matthew Timm.