L'ossigeno, essendo l'elemento più abbondante nell'atmosfera terrestre, svolge un ruolo cruciale in numerosi processi chimici. Tuttavia, la complessità del comportamento delle molecole di ossigeno quando si scontrano e assorbono la luce è rimasta un mistero, nonostante decenni di ricerca. Questa lacuna di conoscenza ha limitato la nostra comprensione dei fenomeni atmosferici, delle reazioni chimiche e del comportamento dei materiali a base di ossigeno.
Il gruppo di ricerca, guidato dal professor John Stanton della UC Berkeley e dal professor Jochen Küpper del Max Planck Institute, ha utilizzato una combinazione all’avanguardia di tecniche spettroscopiche ad alta risoluzione e calcoli teorici per svelare la complessa dinamica della collisione delle molecole di ossigeno. Si sono concentrati sulla regione del vicino infrarosso dello spettro elettromagnetico, dove le molecole di ossigeno mostrano caratteristiche di assorbimento distintive.
Utilizzando un potente sistema laser, i ricercatori hanno generato intensi impulsi luminosi che hanno sondato con precisione le interazioni molecolari all’interno delle coppie di ossigeno in collisione. Analizzando gli spettri risultanti, hanno identificato specifiche transizioni vibrazionali e rotazionali che si sono verificate durante le collisioni. Queste osservazioni hanno fornito informazioni cruciali sullo scambio energetico e sulla dinamica interna delle molecole di ossigeno.
Per integrare i risultati sperimentali, il gruppo di ricerca ha eseguito sofisticati calcoli teorici basati sulla meccanica quantistica. Questi calcoli hanno simulato le interazioni tra le molecole di ossigeno a livello atomico, consentendo la determinazione precisa delle proprietà molecolari e degli stati energetici. I modelli teorici non solo hanno corroborato le osservazioni sperimentali ma hanno anche fornito ulteriori dettagli sulla dinamica della collisione e sui meccanismi di trasferimento dell'energia.
La combinazione di approcci sperimentali e teorici in questo studio rappresenta un progresso significativo nel campo della spettroscopia molecolare. I risultati forniscono una comprensione completa di come le molecole di ossigeno in collisione assorbono la luce, offrendo nuove informazioni sui processi atmosferici, sulla reattività chimica e sul comportamento dell’ossigeno in vari ambienti.
I risultati sono promettenti per una vasta gamma di applicazioni. Nel campo della chimica atmosferica, le conoscenze acquisite da questo studio possono migliorare la modellizzazione e la previsione dei fenomeni atmosferici, tra cui la formazione e l'assottigliamento dell'ozono, la chimica dell'inquinamento atmosferico e gli effetti dei gas serra. Inoltre, lo studio ha implicazioni per la comprensione del comportamento dell’ossigeno nei processi di combustione, nelle celle a combustibile e in altri sistemi di conversione dell’energia basati sull’ossigeno.
La scoperta apre nuove strade per esplorare il comportamento fondamentale delle molecole e le loro interazioni con la luce. Svelando i segreti della collisione delle molecole di ossigeno, i ricercatori hanno compiuto un passo significativo verso lo svelamento delle complessità del mondo molecolare, aprendo la strada a futuri progressi nella chimica, nella fisica e nelle discipline scientifiche correlate.
