Pesquisadores conseguiram fotografar, pela primeira vez, dois átomos se ligando. A chave para o experimento foi o uso da energia de apenas um elétron como “flash” para iluminar a reação.
A equipe usou pulsos de laser ultrarrápidos para tirar um elétron fora de sua órbita natural em um dos átomos, no exato momento em que os dois átomos estavam se ligando. Quando o elétron retornou pra seu lugar, ele emitiu um sinal de energia que passou pela molécula recém formada, assim como um flash de câmera.
O pesquisador líder do estudo, Louis DiMauro, comenta que o feito marca o primeiro passo para não apenas observar reações químicas, mas também controlá-las em escala atômica.
“Através desses experimentos, nós descobrimos que podemos controlar a trajetória do elétron quando ele volta para a molécula, ajustando a orientação do laser que tira ele do lugar”, comenta DiMauro. “O próximo passo é ver se podemos acertar um elétron da forma correta para controlar a reação química”.
Uma técnica de imagens mais comum envolve acertar a molécula com um raio de elétrons, bombardeando-a com milhões deles por segundo. Os pesquisadores consideram a novidade melhor, com melhores desenvolvimentos teóricos.
“Se atirarmos em um raio de elétrons de fora da molécula, há apenas certa probabilidade de que um deles vai sair dela”, explica o pesquisador Cosmin Blaga. “Mas nesse caso, quando usamos o laser para acertar um elétron de dentro da molécula, nós temos 100% de probabilidade de que ele vai voltar para ela”.
A técnica, chamada de difração de elétron induzida por laser (DEIL), é usada comumente no estudo de materiais sólidos. É a primeira vez que alguém a usa para estudar uma molécula única se formando.
As moléculas que os pesquisadores escolheram para estudar são simples: dois átomos de nitrogênio para formar nitrogênio molecular, o N2, e então repetiram o estudo com dois átomos de oxigênio para formar oxigênio molecular, o O2. Os dois são gases atmosféricos comuns, e os cientistas já sabem todos os detalhes sobre suas formações, então essas reações básicas são bons casos de teste para a técnica.
Em cada caso, os pesquisadores acertaram a molécula em formação com pulsos de laser de 50 femtosegundos, ou quadrilhões de segundo, de duração.
O resultado é a primeira imagem 3D já captada desse tipo de reação. “No fim, queremos realmente entender como as reações químicas acontecem”, dizem os cientistas.
“Você pode usar esse estudo para átomos individuais”, adiciona DiMauro. “Mas é seguro dizer que não vai aprender nada de novo do ponto de vista da física atômica. O maior impacto para a ciência será quando estudarmos as reações em moléculas complexas, como as proteínas”.
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