p A aspirina na forma de pequenos cristalitos fornece uma nova visão sobre os movimentos delicados dos elétrons e núcleos atômicos. Colocado em vibração molecular por fortes pulsos ultracurtos do infravermelho distante (terahertz), os núcleos oscilam muito mais rápido do que na excitação fraca. Eles gradualmente retornam à sua frequência de oscilação intrínseca, em paralelo à decadência de picossegundos dos movimentos eletrônicos. Uma análise das ondas terahertz irradiadas das partículas em movimento pela teoria em profundidade revela o caráter fortemente acoplado do elétron e da dinâmica nuclear, característica de uma grande classe de materiais moleculares. p Com base em sua atividade fisiológica, a aspirina encontrou ampla aplicação farmacêutica em diferentes áreas médicas. Olhando para uma molécula individual de aspirina da perspectiva da física, pode-se distinguir dois tipos de movimentos:(i) vibrações moleculares, ou seja, movimentos oscilatórios dos núcleos atômicos em uma ampla faixa de frequência, entre eles, por exemplo., a rotação impedida do grupo metil (Filme 1) a uma frequência de 6 terahertz (THz) (1 THz =1, 000, 000, 000, 000 ciclos de oscilação por segundo) e (ii) movimentos oscilatórios de elétrons na molécula em torno de 1000 THz (Filme 2), como induzido, por exemplo., por luz ultravioleta. Embora os diferentes movimentos sejam apenas fracamente acoplados em uma única molécula de aspirina, eles desenvolvem uma interação elétrica muito forte em uma embalagem molecular densa, como nos comprimidos de aspirina da farmácia. Como resultado, o caráter de vibrações particulares, os chamados modos suaves, muda e sua frequência de oscilação é substancialmente reduzida (Filme 3). Este esquema de acoplamento complexo e a dinâmica molecular resultante são importantes para a forma como a aspirina e outras moléculas respondem a um estímulo externo. Até aqui, este problema permaneceu sem solução.

p Na edição atual de Cartas de revisão física , pesquisadores do Instituto Max Born em Berlim e da Universidade de Luxemburgo combinam métodos experimentais e teóricos de primeira linha para desvendar as propriedades básicas dos modos suaves. Nos experimentos, uma sequência de dois pulsos THz de fase bloqueada interage com um comprimido de 700 μm de espessura de aspirina policristalina. O campo elétrico irradiado pelos átomos em movimento serve como uma sonda para mapear as oscilações de modo suave em tempo real. Varreduras bidimensionais em que o atraso de tempo entre os dois pulsos THz é variado, exibem uma forte não linearidade da resposta de modo suave em cristais de aspirina. Esta não linearidade é dominada por uma mudança transiente pronunciada do modo suave para frequências mais altas (Fig. 1). A resposta exibe um caráter não instantâneo com tempos de decaimento de picossegundos originados da polarização elétrica gerada dos cristalitos. Durante a decadência da polarização, a frequência do modo suave retorna gradualmente ao valor que tinha antes da excitação.

p A análise teórica mostra que fortes polarizações elétricas no conjunto de moléculas de aspirina dão ao modo suave um caráter híbrido, combinando graus de liberdade nuclear e eletrônico via acoplamento dipolo-dipolo. Nos cristalitos de aspirina não excitados, esta correlação entre elétrons e núcleos determina a frequência do modo suave. A forte excitação THz induz uma quebra das correlações, resultando em uma mudança temporária para o azul dos modos suaves e, através da decadência comparativamente lenta (decoerência) da polarização, uma resposta não instantânea. O cenário descoberto aqui é relevante para uma grande classe de materiais moleculares, em particular para aqueles com aplicações em ferroelétricos.

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