Uma equipe de pesquisa da Universidade de Tóquio apresentou um método poderoso para quebrar ativamente ligações químicas usando excitações em minúsculas antenas criadas por lasers infravermelhos. Este processo pode ter aplicações em toda a química como uma forma de direcionar as reações químicas nas direções desejadas. Em particular, as reações usadas na energia, farmacêutico, e os setores de manufatura podem se tornar muito mais eficientes, aumentando a produtividade e, ao mesmo tempo, reduzindo o desperdício.

Química é uma tarefa complicada, uma vez que pode haver uma variedade de maneiras pelas quais os produtos químicos iniciais podem reagir, e cada caminho pode levar à formação de um produto diferente. Ao longo dos anos, químicos desenvolveram muitas ferramentas, incluindo a mudança de temperatura, concentração, pH, ou solvente - para impulsionar a reação para maximizar o rendimento das moléculas desejadas.

Contudo, se for dada a capacidade de controlar seletivamente a formação ou quebra de ligações individuais dentro de uma molécula, os cientistas podem aumentar muito a eficiência dessas reações, ao mesmo tempo em que minimiza produtos colaterais indesejados. "Ser capaz de controlar as reações químicas em um nível molecular - isto é, a capacidade de quebrar seletivamente ou formar ligações químicas, é o principal objetivo dos físicos químicos, "diz o primeiro autor Ikki Morichika.

Uma maneira de controlar quais ligações são quebradas durante uma reação química é fazer com que as moléculas vibrem, estimulando-as com luz laser infravermelha. Uma vez que cada tipo de ligação química absorve um determinado comprimento de onda de luz, eles podem ser ativados individualmente. Infelizmente, é difícil distribuir energia suficiente por toda a amostra para gerar a intensidade de vibração necessária. A equipe da Universidade de Tóquio conseguiu superar esse problema fabricando pequenas antenas de ouro, cada um com apenas 300 nanômetros de largura, e iluminando-os com lasers infravermelhos. Quando a luz infravermelha da frequência certa estava presente, os elétrons nas antenas oscilavam para frente e para trás em ressonância com as ondas de luz, que criou um campo elétrico muito intenso.

Este fenômeno é chamado de "ressonância plasmônica, "e exige que as antenas tenham o formato e o tamanho certos. A ressonância plasmônica concentrou a energia do laser nas moléculas próximas, que começou a vibrar. A vibração foi ainda mais reforçada moldando a forma de onda do laser infravermelho para que a frequência mudasse rapidamente no tempo, uma reminiscência do chilrear dos pássaros. "Isso demonstrou com sucesso que a combinação de ótica ultrarrápida e nano-plasmonics é útil para eficiência, excitação vibracional seletiva, "diz o autor sênior Satoshi Ashihara.

No futuro, essa técnica pode ser aplicada à produção de combustíveis mais limpos ou produtos farmacêuticos mais baratos à medida que os processos químicos são otimizados.