La luce che interagisce con gli atomi di idrogeno racchiusi in gabbie cave composte da atomi di carbonio - indicati come materiale fullerene - produce ionizzazione. Questo fenomeno, che è stato oggetto di un intenso esame teorico, è particolarmente interessante perché i raggi luminosi possono avere effetti drammatici nell'indurre piccoli potenziali energetici esterni. Nello specifico, alterano le proprietà strutturali e dinamiche degli atomi confinati all'interno della molecola di fullerene. Ana Frapiccini del centro di ricerca CONICET dell'Universidad Nacional del Sur, a Bahia Blanca, Argentina, e colleghi hanno appena pubblicato uno studio in EPJ D spiegando la teoria alla base della ionizzazione. Le applicazioni di questo processo includono la somministrazione di farmaci, calcolo quantistico, fotovoltaico e stoccaggio dell'idrogeno.

In questo studio, gli autori hanno sviluppato una metodologia per risolvere l'equazione di Schrödinger che descrive il comportamento, col tempo, di un atomo che interagisce con un impulso luminoso esterno. Ciò fornisce una descrizione teorica di come i raggi di luce esterni influenzano i livelli di energia degli atomi di idrogeno intrappolati all'interno dei fullereni. Risolvendo l'equazione, gli autori hanno trasformato con successo il problema in un'equazione molto più semplice, che spiega l'effetto di dispersione della luce sugli atomi prigionieri.

Così, hanno trasformato il loro tentativo di arrivare a una comprensione teorica della ionizzazione in uno studio di un modello semi-empirico più semplice dei potenziali energetici - che sono locali, sfericamente simmetrico, e considerato costante.

Frapiccini e colleghi rivelano così in questo studio aspetti chiave del processo di ionizzazione sugli atomi intrappolati all'interno di una molecola di fullerene. Gli autori poi testano la loro teoria utilizzando un'applicazione basata sullo studio dell'influenza del confinamento di un atomo di idrogeno in gabbie di fullerene di due diverse dimensioni; vale a dire C36 e C60. Concludono che la gabbia del fullerene funge da cattura per l'elettrone, che è ionizzato all'interno della gabbia, quando sottoposto a un impulso laser della stessa intensità della differenza tra i livelli di energia inferiori.