Dinámica Estructural Ultrarrápida

Si bien mucho se conoce del estado inicial y final de los compuestos que participan en las reacciones químicas, no ocurre lo mismo con el proceso propiamente dicho. Esto se debe, mayormente, a dos grandes limitaciones: la velocidad de las reacciones (ocurren en la escala del femtosegundo, 1 fs = 10-15 s) y la magnitud de los cambios estructurales que tienen lugar (del orden del subangstrom). Por lo tanto, para diseñar un experimento capaz de observar los cambios en la estructura de las moléculas conforme estas avanzan en una reacción se deben sortear dichas barreras. Dado que no existe una cámara con obturadores capaces de operar en los femtosegundos, la utilización de láseres con pulsos ultracortos (< 100 fs) junto con la técnica estroboscópica permiten eludir la barrera temporal. Las espectroscopías UV/Vis resueltas en el tiempo utilizan estos láseres y permiten estudiar la evolución de la estructura electrónica de los sistemas a lo largo de una reacción. Es estos experimentos, un haz del láser es utilizado para iniciar una reacción en la muestra y un segundo haz, que incide en la muestra con un retardo variable respecto al haz de excitación, se utiliza para medir, por ejemplo, el cambio en la absorbancia de la muestra. Sin embargo, estas técnicas no son sensibles en forma directa a los cambios en la estructura molecular ya que para esto es necesario utilizar radiación con longitudes de onda del orden de las distancias interatómicas, es decir, rayos X o electrones. Y esta radiación debe ser obtenida en forma de pulsos con una duración de subpicosegundo. En nuestro grupo utilizamos difracción de electrones en la escala del femtosegundo (femtosecond electron diffraction, FED) en combinación con espectroscopías UV/Vis/NIR resueltas en el tiempo y diversas técnicas de estado estacionario para estudiar la dinámica ultrarrápida de diferentes reacciones y procesos físicos en sistemas con potenciales aplicaciones en la conversión y el almacenamiento de energía solar.