(Foto: Itatani et al, Naturaleza)
Lectura en voz alta Al igual que una nube, los electrones rodean un átomo o molécula y, en forma de orbitales, extraen sus trayectorias, dice el modelo. Los físicos canadienses ahora podían fotografiar estas nubes de electrones con pulsos láser extremadamente cortos en el rango de femtosegundos, por así decirlo. Con esta tomografía láser, que describen en la revista científica Nature (Vol. 432, 16 de diciembre, p. 871), incluso el comportamiento de los electrones en el curso de las reacciones químicas podría observarse más de cerca. "Hasta ahora, ha sido imposible observar orbitales individuales en la escala de tiempo de las reacciones químicas", informan Jiro Itatani y sus colegas del Consejo Nacional de Investigación de Canadá en Ottawa. "Pero aquí mostramos que la estructura tridimensional completa de un solo orbital se puede visualizar con una técnica poco probable". Los pulsos láser polarizados de 800 nanómetros estimulan un electrón de valencia de una molécula de nitrógeno para que deje su trayectoria original. Cuando el campo eléctrico creado por el pulso láser se invierte, este electrón se mueve hacia la molécula. En este caso, se emite un pulso de luz, con cuya ayuda se puede calcular el ángulo de impacto del electrón en el orbital de la molécula.

Los "sobretonos" de esta onda de luz emitida, los llamados "armónicos superiores", son la clave para una instantánea exitosa de un área orbital. Porque el electrón en retroceso tiene una energía que corresponde a una longitud de onda de 0, 14 nanómetros. Como resultado, el espectro de la luz emitida entre el ultravioleta y el rango de rayos X cambia de tal manera que precisamente esos armónicos pueden ser generados y medidos. La longitud de onda del electrón es lo suficientemente corta como para reflejar la estructura orbital en la colisión después de retroceder con alta resolución.

Itanani y sus colegas recolectaron numerosos espectros de esta luz emitida. La molécula de nitrógeno y la trayectoria del electrón en declive estaban en muchos ángulos diferentes entre sí. Los rayos de luz recogidos después de una colisión reflejan las condiciones en tantos puntos diferentes de impacto en el orbital molecular. Utilizando un método tomado de métodos de tomografía médica, pudieron calcular un modelo tridimensional de orbital molecular a partir de estos muchos datos.

"En el futuro cercano, debería ser posible observar las nubes de electrones, los enlaces de una molécula, directamente durante una reacción química", dice Henrik Stapelfeldt, de la Universidad Danesa de Aarhus, al evaluar las oportunidades de este método de tomografía. Esto abre una visión de los procesos más fundamentales de la química. Con una comprensión más profunda de las reacciones químicas, los procesos de síntesis podrían planificarse mejor. visualización

Jan Oliver Löfken

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