Imagine tentar filme um evento que foi longo e feito dentro de um mero 125 trilhões de segundo. É algo que moleculares, os físicos têm sido por muito tempo sonhando, e finalmente parece que eles já atingiram seu objetivo.

Usando precisamente ajustada pulsos de luz do laser, uma equipe internacional de cientistas a partir de quatro diferentes instituições, conseguiu filmar o ultra-rápida rotação de uma molécula.

“Nós gravamos uma alta resolução molecular filme do super rápida rotação de sulfeto de carbonila de um projecto-piloto” disse molecular físico Evangelos Karamatskos a partir de DESY, na Alemanha a maior acelerador de centro.

“O nível de detalhes que foram capazes de alcançar indica que nosso método poderia ser usado para produzir instrutivo filmes sobre a dinâmica de outros processos e moléculas.”

Juntos, o vídeo abaixo representa 651 imagens, montadas em seqüência para cobrir uma e meia rotações do sulfeto de carbonila da molécula. O produto final é uma 125 picosecond filme da molécula, mais lento, para a sua diversão.

Não há como negar sua beleza, mas o filme é ainda mais maravilhoso quando você entender o que exatamente você está olhando.

Quando uma substância está no estado gasoso, as moléculas estão relativamente distantes e, portanto, livre para submeter-se a rotação em torno de seus eixos. Esta rotação está sujeita às regras da mecânica quântica.

Como um simples e comum de enxofre de gás, a haste em forma de sulfeto de carbonila – cujas moléculas consistem em uma de oxigênio, um carbono e um átomo de enxofre – é, portanto, a perfeita rolando modelo.

Mas o chefe da equipe de pesquisa, o físico Jochen Küpper, diz que você não deve pensar dessa molécula girando como um pau.

“Os processos que estamos observando aqui são regidos pela mecânica quântica. Nesta escala, de objetos muito pequenos, como os átomos e as moléculas se comportam de maneira diferente a partir de objetos do cotidiano em nosso meio,” explica Küpper, que trabalha na Universidade de Hamburgo e DESY.

“A posição e o momentum de uma molécula não pode ser determinada simultaneamente com a maior precisão possível; você pode apenas definir uma certa probabilidade de encontrar a molécula em um lugar específico em um ponto específico no tempo.”

Mesmo quando a molécula de pontos em várias direções ao mesmo tempo, cada um desses tem uma probabilidade diferente de acordo com a mecânica quântica.

“São precisamente essas direções e probabilidades que obtivemos imagens experimentalmente no presente estudo,” diz molecular, pesquisador Arnaud Rouzée de Max Born Instituto em Berlim.

“A partir do fato de que essas imagens individuais começam a repetir depois de cerca de 82 picosegundos, podemos deduzir que o período de rotação de um sulfeto de carbonila da molécula.”

207211 web(Evangelos Karamatskos/DESY)

Para obter as moléculas de gás se movendo em uníssono, a primeira equipe utilizados dois pulsos de luz infravermelha, precisamente afinados uns com os outros para que eles pulsada cada 38 trilhões de segundo (picosecond).

O próximo passo, então, incluída mais um pulso de laser com um comprimento de onda mais longo, o qual foi utilizado para determinar a posição das moléculas, em intervalos de cerca de 0,2 trilhões de segundo.

Todo o processo foi árduo trabalho, como este último pulso destrói as moléculas. Cada instantâneo, portanto, representa toda uma nova experiência de recomeçar novamente.

207210 web(Evangelos Karamatskos/DESY)

Os autores esperam que a sua nova técnica pode ajudar-nos a estudar outras moléculas e processos, como o interno de torção que ocorre em moléculas ou compostos quirais, que são compostos que existe em duas formas, cada uma imagem no espelho da outra.

“Além disso, o alto grau de campo livre de alinhamento atingido, aqui, seria extremamente útil para a estereoquímica de estudos, bem como para a molecular-quadro de experiências de imagens”, a equipe conclui em seu estudo.

A pesquisa foi publicada na A Natureza Das Comunicações.

Esta matéria foi traduzida do portal Science Alert Pty Ltd.

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