Cientistas conseguem ver como molécula se quebra e deixa próton escapar

Barcelona, 21 out (EFE).- Cientistas de Espanha, Estados Unidos, Holanda, Dinamarca e Alemanha, conseguiram pela primeira vez observar ao vivo e fotografar como uma molécula se quebra e deixa um próton escapar, um marco pensado há 20 anos, mas só possível de se conseguir agora.

A façanha científica que revela a ruptura de ligações químicas de uma molécula, após se conseguir monitorar diretamente a localização de todos os seus átomos foi publicada hoje na revista "Science" e representa um avanço na compreensão e controle destes processos.

Segundo explicou hoje o professor do Instituto de Ciências Fotônicas (ICFO) de Barcelona (nordeste da Espanha) e chefe da pesquisa, Jens Biegert, a simples ideia de poder ver como as moléculas se quebram ou se transformam durante as reações químicas era até agora algo inalcançável.

A dificuldade está em que se requer acompanhar todos os átomos de uma molécula, com uma resolução temporária de poucos femtossegundos (1 femtossegundo é a quadrilionésima parte de um segundo, ou seja, 0,000000000000001s) e uma resolução espacial subatômica.

Por isso, poder obter imagens "instantâneas" com uma resolução espaço-temporário combinada para visualizar uma reação molecular era considerado até agora uma coisa unicamente de ficção científica.

Há 20 anos, uma das ideias propostas levou em conta o uso dos próprios elétrons da molécula para fotografar sua estrutura: ou seja, ensinar à molécula a tirar uma selfie.

Segundo Biegert, "a ideia era brilhante, mas impossível de aplicar, até hoje", quando os cientistas obtiveram imagens da quebra de uma ligação molecular de acetileno (C2H2) em nove femtossegundos depois de sua ionização.

A equipe conseguiu realizar um acompanhamento dos átomos individuais de uma molécula isolada de acetileno com uma resolução espacial de até 0,05 Angström - uma resolução menor que a largura de um átomo individual - e com uma resolução temporária de 0,6 femtossegundos.

Inclusive foram capazes de desencadear a quebra de uma só ligação da molécula e ver como um prótón era expulso da mesma.

"Nosso método conseguiu finalmente a resolução espacial temporária necessária para poder fazer imagens instantâneas da dinâmica molecular sem perder nenhum de seus eventos, e estamos ansiosos para testá-lo em outros sistemas moleculares como catalisadores químicos e sistemas biorrelevantes", explicou Biegert.

A equipe fabricou uma fonte de laser ultrarrápido no infravermelho médio, com tecnologia de ponta no mundo, e o combinou com um microscópio de reação para detectar os momentos de distribuição em 3D de eléctrons e íons em plena coincidência cinemática.

Os pesquisadores orientaram uma só molécula isolada de acetileno no espaço com a ajuda de um laser de pulso curto. Depois, usaram um pulso infravermelho suficientemente forte para libertar um elétron da molécula, acelerou este elétron com uma trajetória de retorno e o obrigou a se dispersar sobre a molécula ionizada de origem, tudo isso em apenas 9 femtossegundos.

Este é o primeiro experimento a conseguir ter uma visualização direta da ruptura da ligação e uma observação do próton durante sua expulsão da molécula ionizada, algo que nunca tinha sido visto antes.

"Pegamos um elétron, o conduzimos ao longo de uma trajetória específica com o laser e o dispersamos sobre uma molécula isolada para observar e registrar seu padrão de difração e é surpreendente poder imaginar e compreender as escalas de tempo e extensão do experimento", detalhou Biegert.