p Os cientistas estão constantemente procurando pela fonte de coisas como a origem do universo, matéria ou vida. Cientistas do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE), em colaboração com o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e várias outras universidades, demonstraram uma maneira de detectar experimentalmente o aspecto mais oculto de todas as reações químicas - o estado de transição de vida extremamente curta que ocorre em seu início. Esta descoberta crucial pode se tornar fundamental para ganhar a capacidade de prever e controlar externamente os resultados dos processos químicos. p "O estado de transição é fundamental em toda a química porque controla os produtos das reações moleculares, "disse Kirill Prozument, principal autor e químico na divisão de Ciências Químicas e Engenharia da Argonne. Armado com um conhecimento mais completo de certas reações químicas a partir do estado de transição, os pesquisadores podem ser capazes de melhorar os processos industriais que envolvem a produção de enormes quantidades de um produto químico - economizando enormes quantidades de energia e dinheiro, além de reduzir o desperdício. O mesmo princípio também pode encontrar aplicação na síntese de novos, drogas que salvam vidas.

p A vida desta fase de transição é breve, tão curto quanto quadrilionésimos de segundo. O problema é que não foi possível observar experimentalmente a estrutura desse estado fugaz ou mesmo extrair detalhes suficientes sobre ele indiretamente dos produtos químicos por ele criados, até agora.

p "Os físicos não podem observar diretamente o Big Bang, que aconteceu quase 14 bilhões de anos atrás, ou o estado de transição que levou à formação do nosso universo, "explicou o Prozument." Mas eles podem medir vários mensageiros remanescentes do Big Bang, como a distribuição atual da matéria, e assim descobrir muitas coisas sobre a origem e evolução do nosso universo. Um princípio semelhante vale para os químicos que estudam as reações. "

p Central para essa conquista é a técnica experimental da equipe, espectroscopia de onda milimétrica de pulso chirped, que permite a caracterização de vários estados de transição concorrentes com base nas moléculas vibracionalmente excitadas que resultam nas consequências imediatas de uma reação. Esta técnica é incomparável em sua precisão na determinação da estrutura molecular e na resolução de transições que se originam de diferentes níveis de energia vibracional das moléculas do produto.

p Muitas mãos contribuíram para o refinamento desta técnica experimental para expandir seu escopo da região do micro-ondas para a região do milímetro, incluindo Prozument e Robert Field, o professor de química Robert T. Haslam e Bradley Dewey do MIT e o autor sênior do estudo.

p Com esta técnica poderosa, a equipe analisou a reação entre o cianeto de vinil e a luz ultravioleta produzida por um laser especial, que forma vários produtos contendo hidrogênio, carbono e nitrogênio. Eles foram capazes de medir as energias vibracionais associadas com as moléculas do produto recém-formadas e as frações das moléculas em vários níveis vibracionais. O primeiro indica as amplitudes das quais os átomos dentro de uma molécula se movem em relação uns aos outros. Este último fornece informações sobre a geometria de grupos de átomos no estado de transição à medida que dão à luz a uma molécula de produto - neste caso, a extensão da excitação de flexão no ângulo de ligação entre o hidrogênio, átomos de carbono e nitrogênio. Com base em suas medições, a equipe identificou dois estados de transição que governam caminhos diferentes pelos quais a molécula de cianeto de hidrogênio (HCN) ganha vida a partir da reação.

p “Nosso trabalho demonstra que a técnica experimental funciona em princípio, "Prozument diz." O próximo passo será aplicá-lo a reações mais complexas e moléculas diferentes. "O trabalho da equipe poderia, portanto, um dia ter um grande impacto no campo da química.

p O artigo intitulado "Estados de transição de fotodissociação caracterizados por espectroscopia de onda milimétrica de pulso chirped" apareceu em 7 de janeiro, Edição de 2020 do Proceedings of the National Academy of Sciences .