Questa illustrazione mostra la reazione di apertura dell'anello indotta dalla luce in più femtosecondi. Questo lavoro dei ricercatori della Kansas State University è stato appena pubblicato in Chimica della natura . Credito: Lea-Maria Ibele
I fisici della Kansas State University hanno scattato istantanee estremamente veloci di reazioni di apertura dell'anello molecolare indotte dalla luce, simili a quelle che aiutano un corpo umano a produrre vitamina D dalla luce solare. La ricerca è pubblicata su Chimica della natura .
"Pensa a questo come stop-motion come un cartone animato, " ha detto Daniel Rolles, professore associato di fisica e ricercatore principale dello studio. "Per ogni molecola, inizi la reazione con un impulso laser, scatta istantanee di come appare con il passare del tempo e poi mettili insieme. Questo crea un "film molecolare" che mostra come la struttura elettronica della molecola cambia in funzione di quanto tempo passa tra quando iniziamo e quando ci fermiamo".
Shashank Pathak, dottorando e autore principale dell'articolo, ha detto che l'idea era di studiare la dinamica di come un anello si apre in una molecola sulla scala temporale del femtosecondo, che è un quadrilionesimo di secondo. I ricercatori usano un laser a elettroni liberi per visualizzare come avvengono queste reazioni registrando gli spettri di energia degli elettroni mentre gli atomi nella molecola si allontanano.
"La reazione di apertura dell'anello è osservata un po' in natura, " Pathak ha detto. "Un esempio è la formazione di vitamina D3 nella nostra pelle. Quando la luce del sole splende sulla nostra pelle, abbiamo grandi composti che hanno queste piccole strutture ad anello che aiutano con l'assorbimento della luce UV. L'anello si apre per formare il precursore della formazione della vitamina D3.
La produzione di vitamina D coinvolge varie funzioni biologiche e questa apertura dell'anello è solo una piccola, molto piccola, parte del processo, ha detto Pathak. Questa ricerca è stata in grado di registrare i cambiamenti nella molecola per comprendere la velocità del processo, come avviene e confrontare il processo con la teoria precedentemente accettata.
"Comprendere il processo ha implicazioni per rendere più efficienti processi simili che possono essere utilizzati nella tecnologia, e per lo sviluppo di regole generali che possono essere applicate a reazioni simili, " disse Rolles, che ha ricevuto un premio Early CAREER della Facoltà della National Science Foundation nel 2018 che ha finanziato questa ricerca.
