Markus Koch, jefe del grupo de investigación Femtosecond Dynamics en el Instituto de Física Experimental de TU Graz, y su equipo desarrollan nuevos métodos para la espectroscopía láser de femtosegundo con resolución temporal para investigar procesos ultrarrápidos en sistemas moleculares. En 2018, el grupo demostró paraprimera vez que se pueden observar procesos fotoinducidos dentro de una nanodropleta de helio, una gota de helio superfluido del tamaño de un nanómetro que sirve como solvente cuántico. Para sus investigaciones, los investigadores colocaron un solo átomo de indio dentro de la gotita y analizaron la reacción de lasistema con el principio de bomba-sonda. El átomo se excitó con un pulso láser ultracorto, lo que provocó la reorganización del entorno de helio en femtosegundos 10-15 segundos. Un segundo pulso láser con retraso de tiempo probó este desarrollo y proporcionó información sobre el comportamientodel sistema.
Siguiente paso exitoso
Utilizando la misma técnica, Koch y sus colegas Miriam Meyer, Bernhard Thaler y Pascal Heim, visualizaron por primera vez el movimiento de moléculas aisladas individuales dentro de una gota de helio. Los investigadores formaron una molécula de dímero de indio dentro de una gota de helio al cargarsucesivamente con dos átomos de indio. Luego activaron una vibración en la molécula por fotoexcitación y observaron el movimiento de los núcleos en tiempo real con la misma técnica de bomba-sonda.
Los investigadores consideran dos aspectos del experimento como particularmente importantes: Primero, demuestra que tales experimentos pueden observar procesos intramoleculares ultrarrápidos, es decir, procesos que ocurren dentro de una molécula excitada.
El helio tiene poca influencia en las moléculas incrustadas
Segundo, el grupo descubrió que la influencia del helio superfluido en las vibraciones moleculares es significativamente más débil que con los solventes convencionales, como el agua o el metanol. Los procesos intramoleculares generalmente están influenciados por las interacciones con el medio ambiente y en los solventes convencionales esta interacción es tan fuerte queNo se pueden observar procesos intramoleculares, como explica Bernhard Thaler: "El helio fluido cuántico, que tiene una temperatura de solo 0.4 K nota: menos 272.75 grados Celsius, es realmente especial, ya que la perturbación en la molécula incrustada es muy baja. Además, las moléculas frágiles, que a menudo se rompen en otras técnicas, se estabilizan debido al mecanismo de enfriamiento y ahora se pueden investigar ".
Markus Koch quiere extender el método a moléculas complejas
"Vemos un gran potencial en las nanodropletas de helio porque ofrecen maravillosas oportunidades para crear sistemas moleculares", dijo Koch, explicando por qué él y su equipo desarrollan este método para estudios de femtosegundos. En el siguiente paso, el grupo de Dinámica de Femtosegundos apunta a más complejossistemas ". La estructura de las moléculas de indio, que utilizamos como sistema modelo, es muy simple, pero en el futuro queremos analizar las moléculas tecnológicamente relevantes, que son más complejas. Considero esto como un enfoque prometedor para la ingeniería molecular, donde el futurolos materiales se desarrollan manipulando el comportamiento cuántico de sus componentes moleculares "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Tecnología de Graz . Original escrito por Christoph Pelzl. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :