La luz inicia muchas reacciones químicas. Los experimentos en el Centro Láser del Instituto de Química Física de la Academia de Ciencias de Polonia y la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia han demostrado por primera vez que al aumentar la intensidad de la iluminación algunas reacciones pueden ser significativamentemás rápido. Aquí, la aceleración se logró utilizando pares de pulsos láser ultracortos.
Las reacciones inducidas por la luz pueden acelerarse aumentando la intensidad de la iluminación; esto se ha demostrado en experimentos llevados a cabo en el Instituto de Química Física de la Academia de Ciencias de Polonia IPC PAS en Varsovia. Para investigar a fondonaturaleza de los procesos involucrados, se utilizaron pares de pulsos láser consecutivos ultracortos, y se observó un aumento en la velocidad de reacción entre las moléculas hasta en varias docenas por ciento. Las observaciones de los científicos de Varsovia se han informado en el pozo.revista científica conocida Física Química Física Química .
"Nuestros experimentos proporcionan conocimiento fundamental sobre los procesos físicos que son importantes para el curso de reacciones inducidas por la luz importantes. Este conocimiento puede ser utilizado potencialmente en muchas aplicaciones, especialmente cuando se trata de fuentes de luz de alta intensidad. Estas incluyen, entre otras,varias técnicas de imágenes microscópicas, espectroscopía ultrarrápida y fotovoltaica, especialmente si se utilizan dispositivos de enfoque de la luz, como los colectores solares ", dice el Dr. Gonzalo Angulo IPC PAS.
En las reacciones inducidas por la luz, un fotón con la energía apropiada excita una molécula de tinte. Cuando hay una molécula de desactivador cerca de la molécula excitada, se produce una interacción: puede haber una transferencia de energía, un electrón o un protón, entre los dos reactivos. Las reacciones de este tipo son comunes en la naturaleza. Un buen ejemplo es la transferencia de electrones en la fotosíntesis, que juega un papel clave en la formación del ecosistema de la Tierra.
Resulta que un factor que puede influir en la aceleración de las reacciones es la intensidad de la luz que las inicia. Para estudiar la naturaleza de los procesos que tienen lugar, los químicos de Varsovia utilizaron pulsos láser que duraron femtosegundos en lugar de los continuos tradicionalesflujo de luz. La energía de los impulsos se ajustó para que, bajo su influencia, las moléculas de tinte se movieran al estado de energía excitada. Los pulsos se agruparon en pares. El intervalo entre pulsos en un par fue de varias docenas de picosegundos billonésimas de unsegundo y se ajustó al tipo de moléculas que reaccionan y al entorno de la solución.
"La teoría y los experimentos requirieron cuidado y atención, pero la idea física en sí es bastante simple aquí", señala Jadwiga Milkiewicz, estudiante de doctorado en IPC PAS, y explica: "Para que ocurra la reacción, debe haberuna molécula de extintor cerca de la molécula de tinte excitada por la luz. Entonces, si tenemos un par de moléculas que ya han reaccionado entre sí, esto significa que estaban lo suficientemente cerca una de la otra. Al aumentar el número de fotones en el tiempo, entoncesaumentar la posibilidad de que si, después de la reacción, ambas moléculas han logrado volver a su estado fundamental, la absorción de un nuevo fotón por el tinte tiene el potencial de iniciar otra reacción antes de que las moléculas se alejen unas de otras en el espacio ".
El curso de las reacciones en las soluciones depende de muchos factores como la temperatura, la presión, la viscosidad o la presencia de un campo eléctrico o magnético. La investigación en el IPC PAS ha demostrado que estos factores también influyen en la aceleración de la reacción química que ocurrecon una mayor intensidad de iluminación. En algunas condiciones, la aceleración de la reacción fue imperceptible, en condiciones óptimas, la velocidad de la reacción aumentó hasta un 25-30%.
"En nuestros experimentos hasta ahora, nos hemos concentrado en las reacciones de transferencia de electrones inducidas por la luz, es decir, aquellas que cambian la carga eléctrica de las moléculas. Sin embargo, no vemos ninguna razón por la cual el mecanismo que hemos observado no pueda funcionaren otras variaciones de estas reacciones. Por lo tanto, en el futuro cercano, trataremos de confirmar su eficacia en las reacciones de transferencia de energía o en reacciones que involucren también la transferencia de protones ", dice el Dr. Angulo.
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Materiales proporcionados por Instituto de Química Física de la Academia de Ciencias de Polonia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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