p Ser capaz de observar como as moléculas se dobram, esticam, quebrar ou transformar durante reações químicas requer instrumentos e técnicas de última geração que podem observar e rastrear todos os átomos dentro de uma molécula com alta resolução espacial e temporal subatômica. p Cerca de 20 anos atrás, os cientistas tiveram a ideia de usar os próprios elétrons da molécula para tirar instantâneos da estrutura e ver a reação molecular em tempo real. Um avanço para moléculas complexas de imagem veio em 2016, quando os pesquisadores, liderado pelo ICREA Prof. no ICFO Jens Biegert, alcançou a resolução espacial e temporal necessária para tirar instantâneos da dinâmica molecular sem perder nenhum evento, relatórios sobre a imagem da quebra da ligação molecular em acetileno (C ² H ² ) no Ciência .

p Agora, o grupo de pesquisa foi além de sua descoberta anterior e atingiu outro marco. Em um estudo recente publicado no Anais da Academia Nacional de Ciências ( PNAS ), Os pesquisadores do ICFO, Dra. Kasra Amini, Dra. Michele Sclafani, Dr. Tobias Steinle, Aurelien Sanchez, liderado pelo ICREA Prof. no ICFO Dr. Jens Biegert, observaram a flexão e alongamento estruturais do composto molecular triatômico dissulfeto de carbono, CS ₂ .

p Para observar este fenômeno, os pesquisadores usaram difração de elétrons induzida por laser, uma técnica de microscópio eletrônico em escala molecular que captura instantâneos limpos da geometria da molécula com picômetro subatômico combinado (pm; 1 pm =10- ¹² m) e resolução espaço-temporal de attossegundo. Eles relataram que as modificações ultrarrápidas na estrutura molecular são impulsionadas por mudanças na estrutura eletrônica da molécula, regido pelo efeito Renner-Teller. Este efeito é fundamental para moléculas triatômicas importantes, como dissulfeto de carbono, CS ₂ , uma vez que pode determinar reações químicas específicas na atmosfera da Terra que poderiam, por exemplo, afetam as condições climáticas.

p Agora, pela primeira vez, a equipe visualizou diretamente esse efeito em seu experimento, obtenção de instantâneos em tempo real, ver a molécula se esticar simetricamente e se curvar em uma transição estrutural linear para dobrada dentro de ~ 85 fs (oito ciclos de laser). Isso foi possível graças ao uso de um microscópio quântico de última geração composto por:(i) infravermelho médio de 3,1 µm de intensidade, sistema de laser de femtossegundo que ilumina um único CS ₂ molécula com 160, 000 pulsos de laser por segundo, e (ii) um espectrômetro de microscópio de reação que pode detectar simultaneamente a distribuição tridimensional completa do momento das partículas de elétrons e íons geradas a partir da ionização e da imagem de recolisão de subciclo de uma única molécula isolada.

p Para confirmar suas descobertas experimentais, a equipe também realizou simulações teóricas dinâmicas quânticas de última geração, e verificou a correspondência entre os resultados teóricos e observacionais, confirmando que a transição linear para curvada ultrarrápida é, na verdade, habilitado pelo efeito Renner-Teller. As descobertas significam um grande passo à frente na compreensão dos efeitos subjacentes que ocorrem nos sistemas dinâmicos moleculares.