Lo spin dell'elettrone è una proprietà importante che determina processi come la reattività chimica e la durata dello stato dell'elettrone. Lo spin è sfruttato in diverse applicazioni come materiali luminescenti, fototerapia, fotochimica, conversione dell'energia solare, per i quali è cruciale indurre uno stato di alto spin di lunga durata.

Quando grandi molecole assorbono la luce, la loro energia si disperde. Ciò avviene attraverso diversi stati di elettroni che sono caratterizzati da una differenza nelle configurazioni e negli spin degli elettroni.

Nella femtochimica, la coerenza vibrazionale gioca un ruolo cruciale. Quando si eccita un insieme di molecole usando un breve impulso, da decine a poche centinaia di femtosecondi, le molecole oscillano in fase alle loro frequenze vibrazionali caratteristiche. In questo modo, la risposta dell'insieme delle molecole eccitate è come quella di una singola molecola. La coerenza vibrazionale è quindi un modo ideale per tracciare dove e come si trova la configurazione molecolare in un dato istante nel tempo.

Il trasferimento della coerenza vibrazionale tra gli stati elettronici delle molecole è stato segnalato fin dai primi anni della femtochimica. Però, nessuno di questi studi ha mai coinvolto stati di spin differenti. Il laboratorio di Majed Chergui all'EPFL all'interno del Lausanne Center for Ultrafast Science ha riportato per la prima volta un trasferimento di coerenza vibrazionale nel caso di un complesso di platino in soluzione.

Gli scienziati hanno utilizzato la loro configurazione avanzata di assorbimento transitorio a femtosecondi per seguire passo dopo passo il trasferimento della coerenza vibrazionale durante un interruttore di rotazione tra i due stati elettronici più bassi della molecola.

Il passaggio chiaro e univoco tra questi due stati è ancora più notevole se si considera che il solvente di solito distrugge la coerenza. I risultati sperimentali sono supportati da simulazioni di meccanica quantistica che mostrano l'importanza del solvente nel guidare e modificare i percorsi e l'efficienza del flusso di energia nelle molecole poliatomiche.

"Il solvente non è solo uno spettatore nella fotobiologia e nella fotochimica, ma può influenzare fortemente l'esito di una funzione o di una reazione. Comprendere il suo ruolo è fondamentale per la nostra descrizione della natura e per le applicazioni future, "dice Majed Chergui.