I diagrammi di Feynman sono applicati nella fisica della materia condensata. Trasformando equazioni altamente complesse in insiemi di semplici diagrammi, il metodo si è affermato come uno degli strumenti più affilati nella cassetta degli attrezzi di un fisico teorico. Giacomo Bigin, un postdoc nel gruppo di Mikhail Lemeshko presso l'Institute of Science and Technology Austria (IST Austria), ha ora esteso la tecnica del diagramma di Feynman. Originariamente concepito per particelle subatomiche, gli oggetti più semplici che si possano immaginare, la tecnica ora può funzionare con le molecole, oggetti molto più complessi. La ricerca, che è stato pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisica , dovrebbe semplificare drasticamente la descrizione delle rotazioni molecolari nei solventi. Questo porta gli scienziati un passo avanti verso il loro obiettivo a lungo termine di comprendere le reazioni chimiche nei solventi a livello microscopico, e potenzialmente controllarli.

Pensare tra le discipline è difficile e richiede un buon mix di competenze e un ambiente che promuova tali collaborazioni interdisciplinari. Giacomo Bigin, un fisico della materia condensata, ha trovato un tale ambiente all'IST Austria quando si è unito al gruppo di Mikhail Lemeshko, un fisico molecolare. Il risultato è un nuovo metodo per la fisica molecolare che può facilitare notevolmente la descrizione delle molecole rotanti nei solventi e apre la strada al controllo finale delle loro reazioni.

"Le molecole ruotano sempre, e il modo in cui interagiscono tra loro dipende dal loro orientamento relativo. Questo è, se colpiscono un'altra molecola con un'estremità, ha un effetto diverso rispetto a quando lo colpiscono con l'altra estremità, " spiega Lemeshko. L'orientamento delle molecole e quindi le reazioni chimiche sono già state controllate in esperimenti sui gas molecolari, ma è piuttosto difficile fare lo stesso con i solventi. Questo è un obiettivo a lungo termine per il quale Mikhail Lemeshko e il suo gruppo stanno lavorando un passo alla volta. Il passo che hanno appena compiuto riguarda la descrizione migliore della rotazione di una molecola in un solvente, un prerequisito per controllare eventualmente le reazioni in questo ambiente.

Trasferire il metodo, però, non è stato facile. "I diagrammi di Feynman funzionano per particelle puntiformi come gli elettroni. Puntiformi significa che non sono influenzati dalla rotazione:se ruoti un elettrone, sembra esattamente lo stesso di prima. molecole, d'altra parte, sono più complesse e possono ruotare e cambiare il loro orientamento nello spazio, " spiega Giacomo Bighin. Per trasferire il metodo dagli elettroni alle molecole, doveva sviluppare un nuovo formalismo. In precedenza, non si sapeva se avrebbe funzionato anche per le molecole, e l'adattamento del metodo ha richiesto a Bighin più di un anno. Ora, il formalismo è pronto per l'uso in problemi chimici.

"Ci aspettiamo che le persone con un background più molecolare capiranno che ora è possibile studiare le molecole in questo modo. La tecnica fornisce risultati estremamente precisi nella fisica della materia condensata, e ha il potenziale per ottenere la stessa precisione nelle simulazioni molecolari, " aggiunge Lemeshko.