Física

Identifican acordes moleculares

(NC&T) Lo han conseguido usando un láser de pulsos ultracortos cuya duración es de una minúscula fracción de segundo. También han hecho audible la resonancia molecular para ilustrar los resultados.

Estos resultados significan que los científicos están un paso más cerca de poder manipular reacciones químicas por medio de pulsos de láser.

Desde hace mucho tiempo se sabe que, a diferencia de las ondas en el agua, las frecuencias de resonancia molecular no pueden tomar valores arbitrarios. Las frecuencias de resonancia molecular o sus energías están "cuantizadas". Por eso, los físicos también se refieren a estados cuánticos en estos casos. El ejemplo acústico ilustra esto: Un acorde musical se crea cuando las notas, es decir las ondas de sonido con frecuencias diferentes, se superponen. Como las notas son parte de una escala musical sólo tienen ciertas frecuencias. Exactamente de la misma forma, los átomos en una molécula sólo pueden vibrar con ciertas frecuencias, que entonces se pueden superponer y finalmente crear una resonancia molecular.

Alguien con un oído musicalmente instruido encuentra fácil identificar las notas individuales en un acorde. Sin embargo, los humanos no estamos equipados con un órgano sensorial que perciba el movimiento en el mundo cuántico, el mundo de las moléculas, átomos y electrones de dimensiones nanométricas. Ni siquiera un microscopio puede atrapar los movimientos cuánticos. Los científicos del Instituto Max Planck para la Física Nuclear en Heidelberg hicieron uso de una ayuda especial.

Identifican acordes moleculares
Los investigadores visualizaron el desarrollo a lo largo del tiempo de la resonancia molecular. (Foto: Max Planck Institute for Nuclear Physics)
La base para esto fue que hace algún tiempo investigadores del Max Planck mostraron la resonancia de la molécula de D2+ (deuterio, o hidrógeno pesado) con un movimiento sumamente lento. Para lograrlo aplicaron dos pulsos láser ultracortos con el fin de desencadenar primero el movimiento sumamente rápido de los núcleos atómicos, y después fotografiarlo. Las imágenes muestran cómo las distancias entre los núcleos y los modos de resonancia cambian con el tiempo.

Como cada frecuencia contribuye de una forma única al patrón de la onda, los científicos pueden determinarlas de la misma forma que un músico reconoce las notas en un acorde. Para lograrlo, los científicos utilizan un método matemático que, como un "oído virtual", descompone una vibración compleja en las frecuencias que la forman. Procesaron los datos valiéndose de una transformada de Fourier. Esto les permitió determinar exactamente y por primera vez, los estados cuánticos de la resonancia molecular.

Para ilustrar el fenómeno, los investigadores convirtieron la resonancia en una señal acústica (ondas de sonido) y la hicieron audible, convirtiendo la resonancia en un acorde musical.




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