Area Science Park, Al Free Electron Laser Fermi girato il “film” di una reazione fotochimica

Girare il “film” di una reazione fotochimica, interpretandone i dettagli nascosti con l’aiuto di un calcolatore. E’ quello che ha fatto, grazie alle straordinarie potenzialità della sorgente laser a elettroni liberi FERMI di Trieste, un team di ricerca composto da Università di Uppsala e Gothenburg, in Svezia, Institut Ruđer Bošković di Zagabria, Laboratorio Elettra-FERMI, Università di Trieste e Laboratorio di Chimica Fisica, Materia e Radiazione di Parigi. Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications.

I ricercatori volevano analizzare nel dettaglio la dinamica di una reazione chimica promossa dall’assorbimento di luce (processo fotochimico), per capire in che modo l’eccitazione generata da un fascio luminoso induca cambiamenti su una molecola bersaglio. I primi passi nei processi fotochimici implicano cambiamenti nella struttura elettronica e geometrica su tempi estremamente brevi misurati in femtosecondi (un milionesimo di miliardesimo di secondo), cosa che aveva impedito finora di ricostruire con precisione tutta la sequenza della reazione.

La combinazione di intensità, risoluzione energetica e durata dell'impulso molto breve di FERMI è stata in grado di fornire per la prima volta informazioni eccezionalmente dettagliate, aprendo la strada a indagini più approfondite sui processi fotochimici. La spettroscopia di elettroni ad alta risoluzione energetica e temporale, unita ad accurati calcoli di struttura elettronica e di dinamica molecolare, ha consentito di visualizzare nella sua interezza il processo di evoluzione temporale del sistema prototipo scelto per l’esperimento, l'acetilacetone, una molecola stabile usata in applicazioni ambientali e mediche.

“Oltre a svelare la dinamica della reazione - spiega Maria Novella Piancastelli dell’Università di Uppsala, principal investigator - un altro punto di forza dell’esperimento sta nella generale applicabilità del metodo, che ci porta a considerarlo come il modo migliore per fare luce su processi fotochimici fondamentali come la fotosintesi, la produzione di energia fotovoltaica e la visione. Fermo restando che noi ci interessiamo specificamente del ‘primo gradino’ sia della scala che va dalle molecole semplici a quelle complesse, sia di quella che va dalla comprensione dei fenomeni alle applicazioni pratiche”.

Bibliography

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Nature Communications 9, 63 (2018)