Bisturí fotónico que controla reacciones químicas desarrollado por investigadores de la UCM y UAM.

Los autores de este trabajo han conseguido controlar la ruptura de enlaces químicos por medio de pulsos de luz láser intensa de muy corta duración.

El  estudio, permitirá  avanzar  en  la  síntesis de  nuevas moléculas por medio de reacciones inducidas y controladas por la luz.

La reacción química elegida es la ruptura de un enlace químico en yoduro de metilo, una mol écula orgánica de cinco átomos que incluye un átomo halógeno, el yodo. Cuando esta molécula se irradia con  luz  ultravioleta,  pierde  su  estabilidad,  y  el  enlace  entre  el  átomo  de  carbono  y  el  de  yodo  se rompe de una manera explosiva, de forma que los fragmentos resultantes salen despedidos a gran velocidad. En el Centro de Láseres Ultrarrápidos de la Universidad  Complutense existen herramientas capaces  de  estudiar  el  curso  de  reacciones  de  este  tipo,  que  pueden  transcurrir  en  tiempos inimaginablemente  cortos,  del  orden  de  la  milbillonésima  parte  de  un  segundo  o  femtosegundos. Para  ello  es  necesario  emplear  los  “cronómetros”  más  rápidos  que  podemos  fabricar,  que  están constituidos por brevísimos pulsos de luz láser.

El nuevo ingrediente que se ha añadido en este trabajo es un pulso láser adicional que, más allá de la observación  de  la  reacción,  es  capaz  de  modificarla  a  modo  de  catalizador,  alterando  la  propia naturaleza de la explosión, y a través de ella, los productos de la reacción y sus velocidades. Una parte esencial del trabajo es haber encontrado las características precisas que debe poseer este pulso de luz láser para controlar la reacción. Si se emplean pulsos láser demasiado débiles la reacción no se ve alterada,  mientras  que  si  son  demasiado  intensos  generan  procesos  destructivos  incontrolables. Es preciso  trabajar  con  intensidades  con  las  que  la  luz  entra  como  un delicado  bisturí  en  la  molécula, controlando su dinámica sin destruirla.

Este  trabajo  es  la  primera  demostración  de  que  los  esquemas  de  control  por  luz  láser  intensa  son aplicables a sistemas moleculares poliatómicos, abriendo la puerta al uso de pulsos láser ultrabreves para el control de procesos moleculares desde sistemas muy sencillos hasta sistemas muy complejos, como biomoléculas.

El  trabajo ha requerido una combinación de potentes herramientas experimentales con un esfuerzo teórico  y  computacional  importante,  y  con  él  se  demuestra  que  a  través  del  control  fino  de  las propiedades de este pulso de luz láser “de control”, se accede al control del comportamiento de la materia de manera “mínimamente invasiva”.

Fuente: Universidad Complutense de Madrid