Femtoquimica


Femtoquímica é o ramo da ciência que analisa fenômenos que acontecem em períodos extremamente curtos, isto é, em femtosegundos (fs). No formato de registro científico, um femtosegundo é equivalente a 1 x 10-15segundos, o que assemelha-se a um milionésimo de um bilionésimo de segundo. O objetivo principal desse ramo da físico-química é criar um entendimento dos métodos de reações químicas em um grau molecular, no qual é possível examinar porque certas reações acontecem ou não e, também adquirir processos para monitorar o efeito de uma reação química.

As reações químicas acontecem tão velozmente que é improvável distinguir o que ocorre entre o começo e o fim das mesmas. Normalmente só é possível observar os reagentes, ou substancias que estão no começo, e os efeitos ou substancias que estão no fim de uma dada reação.

Femtoquimica

Com a femtoquimica é suscetível constatar as etapas de uma reação em uma grandeza de tempo onde a mente humana pode de fato compreender e conferir. Isso tudo é provável com a ajuda de impulsos de laser super curtos, ou também chamado de espectroscopia de femtosegundos, um método constatado na década de 80, que mostra através da fotografia todas as etapas de uma reação. Esse método colaborou muito para o progresso do ramo da femtoquimica.

Foi Ahmed Hassan Zewail, egípcio nascido em 26 de fevereiro de 1946, depois de difíceis anos de pesquisas e pelo enorme interesse de entender o que acontece propriamente no decorrer de uma reação química, quem decidiu notabilizar os impulsos de laser de curto espaço de tempo em cima das partículas que fazem parte das reações. Ele se baseou no potencial das moléculas e dos átomos de assimilar ou difundir a luz incidente particularmente, mudando a visão, de maneira particular, para cada um deles. A partir disso, pensava detectar os componentes que surgiam nas etapas que ficam no meio de uma reação.

Contudo, naquele tempo, em 1979, ainda não era suscetível identificar com os raios de lasers o que acontecia precisamente no decorrer do processo das reações químicas. Apenas em 1985, depois da constituição de lasers extremamente curtos, que duravam cerca de 10 fs, que Zewail conseguiu pela primeira vez constatar o que desejava. A primeira reação que o pesquisador pode anotar espectroscopicamente foi a condição de mudança da reação de decomposição do cianeto de iodo.

Pela totalidade de seu trabalho a respeito do ramo da fentoquimica em 1999, Ahmed conquistou o Prêmio Nobel de Química e foi o precedente egípcio a conquistar essa premiação.

Espectroscópio de Femtosegundos

Uma das principais técnicas usadas em femtoquimica é o sistema conhecido como espectroscópio de femtosegundos. Concilia um laser de femtosegundos com um método de espectroscopia de foto emissão dos fótons.

Nessa técnica são usados mais impulsos ópticos com um intervalo variando entre eles, e é usada para examinar os procedimentos que acontecem no decorrer de uma reação. O primeiro pulso se inicia na reação quebrando o laço que liga os reativos. Já o segundo pulso é usado para investigar os progressos da reação em um determinado período de tempo depois da sua iniciação.

Conforme a reação se desenvolve, a resposta do sistema de reação diante da pulsação da sonda se altera. Examinando constantemente o intervalo de tempo entre a bomba e as pulsações da sonda, é possível observar a resposta, os estudiosos podem continuar com o processo da reação em tempo real. Os instantes se combinam para produzir um registro completo do progresso temporal, como se fosse uma película que pode ser chamada de femtoscopia. Na pausa das ligações químicas, e a forma geométrica, mudam com a velocidade imponente.

Em qualquer etapa, a transformação ultra-rápida tem lugar no processo dinâmico que provoca o movimento mecânico dos elétrons e dos núcleos atômicos. A velocidade do movimento dos átomos é muito alta, para registrar a dinâmica do grau atômico em cima da distancia de um dado elemento. O tempo médio necessário para que isso aconteça é de aproximadamente 100 fs.

A mesma ação desses movimentos atômicos como suas próprias reações e os seus estados de transição, é o foco do ramo da femtoquimica. Com o resultado de tempo dos femtosegundos é possível analisar estruturas longe de atingir o seu equilíbrio antes de seus movimentos vibratórios e rotatórios, ou sua reatividade.

Ex:

Nos instrumentos eletrônicos o rendimento depende do grau em que os elétrons se movimentam via interface entre o condutor e o silício. A dinâmica do comportamento eletrônico é critico para qualquer avanço tecnológico. Depois disso, um grupo de pesquisadores físicos do Lawrence Berkeley National, graças ao desenvolvimento dessa técnica, foi possível observar e registrar o movimento dos elétrons entre o condutor e o isolamento em um intervalo de tempo de femtosegundos.