p A observação de uma reação química no nível molecular em tempo real é um tema central na física química experimental. Uma equipe de pesquisa internacional capturou fragmentos moleculares em movimento pela primeira vez. O trabalho, sob a supervisão de Heide Ibrahim, pesquisador associado do Institut national de la recherche scientifique (INRS), foi publicado no jornal Ciência . p O grupo de investigação do Centro de Investigação Énergie Matériaux Télécommunications do INRS, com o apoio do Professor François Légaré, usou a fonte de luz laser avançada (ALLS). Eles conseguiram filmar o primeiro filme molecular de "vagantes" - fragmentos de hidrogênio, neste caso, que orbita em torno de fragmentos de HCO) durante uma reação química, estudando a fotodissociação de formaldeído, H ₂ CO.

p Uma viagem por estrada molecular

p "O que vemos nesta nova descoberta é que, como em uma viagem de carro, o objetivo final não é conhecido no início, nem é o caminho sempre direto. Em geral, moléculas, como humanos, siga o caminho mais fácil para ir do ponto A ao ponto B, a fim de minimizar o gasto de energia, "explica Heide Ibrahim." No entanto, às vezes, os viajantes podem decidir fazer um pequeno desvio. "Aparentemente, o mesmo é verdadeiro para fragmentos de moléculas. Este processo é chamado de roaming, e foi descoberto pela primeira vez em moléculas de formaldeído em 2004. Desde então, Traços indiretos de fragmentos errantes chamados de vagantes foram detectados em muitos sistemas moleculares.

p Contudo, só recentemente a equipe do Dr. Ibrahim foi capaz de "pegá-los ao longo do caminho, "e os capturou em tempo real. Esta é a primeira observação direta do indescritível fenômeno do roaming observado até hoje." É como se, seguindo a descoberta de pegadas de dinossauros, um filme foi descoberto mostrando-os vagando, "diz o pesquisador.

p Mapeando os fragmentos

p Além do roaming, também há dissociação convencional, em que a molécula se divide em fragmentos por excitação por pulsos ultracurtos de laser UV. Os fragmentos podem alcançar os mesmos produtos finais seguindo caminhos diretos (dissociação) ou caminhos indiretos (roaming). “Para realizar este trabalho, não se pode simplesmente esperar pela chegada de um fragmento na linha de chegada, uma vez que não fornece nenhuma informação sobre a dinâmica por que passou. Era como se a viagem fosse feita sem GPS e não pudéssemos refazer a rota percorrida pelos viajantes, "diz Heide Ibrahim. Para remediar isso, a equipe encontrou uma maneira de identificar qual fragmento seguiu qual caminho, colocando pontos de verificação ao longo da rota; eles agem um pouco como torres de celular, permitindo que um sinal seja ativado em um ponto específico ao longo da rota.

p Um dos inúmeros desafios dos experimentos estava relacionado ao fato de o sinal dessas moléculas indecisas ocorrer estatisticamente. Imagine querer tirar uma foto de um viajante na estrada, mas você só tem o nome da estrada e ele pode passar a qualquer momento da semana. Para aumentar a dificuldade, o sinal experimental é ultrarrápido (na escala de 100 femtossegundos, ou 10 bilhões de vezes menos de um milissegundo) enquanto se estende por várias ordens de magnitude no tempo. Tomoyuki Endo, o primeiro autor do estudo, um ex-pós-doutorado do INRS agora no Kansai Photon Science Institute (Japão), foi capaz de seguir os "errantes" usando uma técnica chamada imagem de explosão de Coulomb resolvida no tempo (CEI).

p As equipes de Michael Schuurman (Conselho Nacional de Pesquisa, Ottawa), Paul Houston (Cornell University, Ithaca, EUA) e Joel Bowman (Emory University, Atlanta, EUA) forneceu suporte teórico de alto nível em todas as fases experimentais críticas.

p "Os resultados mostram que o CEI resolvido no tempo pode ir além da imagem da dinâmica molecular coerente - aqui, seguimos processos estatísticos usando lasers ultra-rápidos convencionais de mesa, "diz o professor Légaré, diretor do laboratório ALLS onde ocorreram os experimentos. "No futuro próximo, graças aos avanços nos sistemas de laser de alta taxa de repetição, será possível estudar moléculas mais complexas. "

p "Embora o roaming continue sendo um processo difícil de entender, este avanço científico fornece uma visão sobre como medi-lo, bem como outros processos estatísticos que requerem detecção altamente sensível em face de sinais de fundo perturbadores, "diz Heide Ibrahim." Em última análise, este pode ser apenas o começo de outra jornada sinuosa em direção a alguns dos segredos da Mãe Natureza; roaming é um processo cujo papel na química ambiental e atmosférica está apenas no início de ser compreendido. "