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Femtoquímica

Técnicas de bombeo y sonda

La femtoquímica es el área de la química física que estudia las reacciones químicas en escalas de tiempo extremadamente cortas (aproximadamente 10 −15 segundos o un femtosegundo , de ahí el nombre) con el fin de estudiar el acto mismo de los átomos dentro de las moléculas (reactivos) reordenándose para formar nuevas moléculas (productos). En un número de 1988 de la revista Science , Ahmed Hassan Zewail publicó un artículo utilizando este término por primera vez, afirmando "Femtoquímica en tiempo real, es decir, química en la escala de tiempo de femtosegundos...". [1] Más tarde, en 1999, Zewail recibió el Premio Nobel de Química por su trabajo pionero en este campo que demuestra que es posible ver cómo se mueven los átomos en una molécula durante una reacción química con destellos de luz láser . [2]

La aplicación de la femtoquímica en estudios biológicos también ha ayudado a dilucidar la dinámica conformacional de las estructuras de ARN de tallo-bucle . [3] [4]

Muchas publicaciones han discutido la posibilidad de controlar las reacciones químicas mediante este método, [ aclaración necesaria ] pero esto sigue siendo controvertido. [5] Los pasos en algunas reacciones ocurren en la escala de tiempo de femtosegundos y, a veces, en escalas de tiempo de attosegundos , [6] y, a veces, formarán productos intermedios . Estos intermedios de reacción no siempre se pueden deducir a partir de la observación de los productos iniciales y finales.

Espectroscopia de bombeo-sonda

El método más simple y aún una de las técnicas más comunes se conoce como espectroscopia de bombeo-sonda . En este método, se utilizan dos o más pulsos ópticos con un retardo de tiempo variable entre ellos para investigar los procesos que ocurren durante una reacción química. El primer pulso (bombeo) inicia la reacción, rompiendo un enlace o excitando uno de los reactivos. El segundo pulso (sonda) se utiliza luego para interrogar el progreso de la reacción un cierto período de tiempo después del inicio. A medida que avanza la reacción, la respuesta del sistema de reacción al pulso de la sonda cambiará. Al escanear continuamente el retraso de tiempo entre los pulsos de la bomba y la sonda y observar la respuesta, los trabajadores pueden reconstruir el progreso de la reacción en función del tiempo.

Ejemplos

Disociación del bromo

La femtoquímica se ha utilizado para mostrar las etapas electrónicas resueltas en el tiempo de la disociación del bromo . [7] Cuando se disocian mediante un pulso láser de 400 nm, los electrones se localizan completamente en átomos individuales después de 140 fs, y los átomos de Br se separan por 6,0 Å después de 160 fs.

Véase también

Referencias

  1. ^ Zewail, AH (23 de diciembre de 1988). "Femtoquímica láser". Science . 242 (4886): 1645–1653. Bibcode :1988Sci...242.1645Z. doi :10.1126/science.242.4886.1645. ISSN  0036-8075. PMID  17730575. S2CID  220103588.
  2. ^ El Premio Nobel de Química de 1999, artículo en nobelprize.org
  3. ^ Kadakkuzha, BM; Zhao, L.; Xia, T. (2009). "Distribución conformacional y dinámica de bases ultrarrápida de Leadzyme". Bioquímica . 48 (22): 3807–3809. doi :10.1021/bi900256q. PMID  19301929.
  4. ^ Lu, Jia; Kadakkuzha, Beena M.; Zhao, Liang; et al. (2011). "Vista de conjunto dinámico del panorama conformacional del ARN TAR del VIH-1 y el reconocimiento alostérico". Bioquímica . 50 (22): 5042–5057. doi :10.1021/bi200495d. PMID  21553929.
  5. ^ "Femtoquímica: pasado, presente y futuro". AH Zewail, Pure Appl. Chem. , vol. 72, núm. 12, págs. 2219–2231, 2000.
  6. ^ Kling, Matthias F.; Vrakking, Marc JJ (1 de mayo de 2008). "Dinámica electrónica de attosegundos". Revista anual de química física . 59 (1): 463–492. Bibcode :2008ARPC...59..463K. doi :10.1146/annurev.physchem.59.032607.093532. PMID  18031218.
  7. ^ Li, Wen; et al. (23 de noviembre de 2010). "Visualización de la reorganización de electrones en el espacio y el tiempo durante la transición de una molécula a átomos". PNAS . 107 (47): 20219–20222. Bibcode :2010PNAS..10720219L. doi : 10.1073/pnas.1014723107 . PMC 2996685 . PMID  21059945. 

Lectura adicional

Andrew M. Weiner (2009). Óptica ultrarrápida. Wiley. ISBN 978-0-471-41539-8.

Enlaces externos