A absorção da energia da luz por grandes moléculas é o que impulsiona a natureza:a fotossíntese, visão, a síntese da vitamina D e muitos outros processos críticos usam a energia da luz para realizar suas funções.

A absorção de luz também pode ter efeitos negativos:a superexposição à luz solar danifica o DNA e pode causar melanoma. A natureza desenvolveu maneiras de contornar esses efeitos. Por exemplo, proteger a pele é conseguido canalizando de forma eficiente a energia absorvida pelo DNA de volta ao seu estado inicial (ou fundamental), em que estava antes da absorção da luz.

Este processo de fluxo de energia, ocorrendo em escalas de tempo ultracurtas de dezenas a centenas de femtossegundos (1 fsec =10 ^-15 segundos), é universal para todas as moléculas poliatômicas. Portanto, identificar os caminhos do fluxo de energia é crucial não apenas para a compreensão da Natureza, mas também para uma ampla gama de aplicações.

O fluxo de energia prossegue por meio de funis chamados de "interseções cônicas". Esses são pontos da paisagem energética da molécula onde diferentes níveis de energia eletrônica se cruzam. O conceito de intersecções cônicas é universalmente usado para explicar o fluxo de energia em moléculas poliatômicas. Ainda, eles nunca foram observados! Diferentes estratégias foram propostas para detectá-los, mas no momento, nenhum parece experimentalmente viável.

Uma equipe de cientistas do laboratório de Majed Chergui na EPFL dentro do Lausanne Center for Ultrafast Science, o laboratório de Albert Stolow (Universidade de Ottawa), e o laboratório de Michael Schuurman (NRC-Ottawa) desenvolveram agora uma abordagem inequívoca para detectar interseções cônicas em moléculas poliatômicas. A abordagem usa espectroscopia de raios-X resolvida no tempo (iniciada pelo grupo de Majed Chergui) que é capaz de detectar mudanças na estrutura eletrônica com seletividade de elemento, à medida que a energia flui através da interseção cônica.

Os cientistas realizaram simulações de computador do fluxo de energia através da molécula de etileno, um modelo para uma ampla classe de moléculas de interesse biológico. As simulações revelaram uma impressão digital clara e inequívoca da passagem pelas interseções cônicas por uma mudança de carga nos átomos de carbono.

"Identificar interseções cônicas é algo com que fotobiólogos e fotoquímicos sonham há muito tempo e abre novos insights para desenvolvimentos futuros emocionantes", disse Majed Chergui.