Los científicos ahora están un paso más cerca de comprender mejor cómo vivir en un mundo “cuántico”, y no solo por ver al personaje “Ant-Man” en la franquicia de películas de Marvel. Tomemos, por ejemplo, una vista microscópica de la delicada barrera protectora de la atmósfera terrestre que crea la capa de ozono y protege la vida tal como la conocemos. Dentro de esa capa de aire, las moléculas de oxígeno están bajo el ataque casi constante de los rayos ultravioleta (UV) solares que rompen estas moléculas a través de un proceso químico conocido como fotodisociación. Si bien este proceso es invisible a simple vista, los científicos pueden observar estas microinteracciones en la escala más pequeña: el nivel cuántico.
En un estudio publicado recientemente en Science, los científicos de la Universidad de Missouri proporcionan evidencia de los efectos de la fotodisociación en el nivel cuántico de un contaminante atmosférico, el formaldehído, lo que demuestra que las reacciones de fotodisociación no se pueden tratar de forma clásica, como bolas de billar que se juntan y chocan y se reconectan, dijo Arthur Suits, profesor distinguido de química de los curadores en la Facultad de Artes y Ciencias de MU, y coautor correspondiente del estudio.
“Si solo piensa en reacciones químicas en el sentido clásico con ‘bolas de billar’, un químico se perderá lo que realmente está haciendo una molécula”, dijo Suits. “Es bien sabido que los efectos cuánticos son muy importantes cuando una molécula se enfría mucho. Lo que es sorprendente aquí es que aparecen fuertes efectos cuánticos a la alta energía de la fotodisociación. Esta nueva perspectiva podría cambiar no solo nuestra visión de cómo se comporta la molécula, sino también pero también puede afectar la composición química general y eso, a su vez, podría hacer que la química vaya de manera inesperada debido a esta dimensión adicional de las propiedades cuánticas”.
El nuevo estudio se refiere a la itinerancia, en la que la fotodisociación rompe una molécula en pedazos, pero los pedazos vuelven y reaccionan entre sí. Hasta ahora, los modelos de “bola de billar” podían coincidir completamente con tales experimentos. El estudio muestra que las mediciones más detalladas no pueden tratarse de esta manera.
En cambio, tienen que usar un modelo cuántico más complicado para confirmar las propiedades inusuales que están observando. Suits cree que sus hallazgos algún día podrían ayudar a los científicos a desarrollar una mejor comprensión teórica de la química en la atmósfera, tanto en la estratosfera, donde el ozono nos protege, como a nivel del suelo, donde es un contaminante peligroso.
“Si deseas comprender la química de la atmósfera, por ejemplo, primero debes comprender qué sucede cuando se absorbe la luz y una molécula comienza a disociarse”, dijo Suits. “Los químicos pueden pensar que no tienen que preocuparse por lo que sucede a nivel cuántico en la fotodisociación, y es solo el clásico efecto de bola de billar de los átomos, pero aquí mostramos que no siempre es así, y los químicos deben ser capaz de refinar su intuición hasta cierto punto”.
“Las resonancias en órbita en el formaldehído revelan el acoplamiento de los canales itinerantes, radicales y moleculares”, se publicó en Science. Los coautores incluyen a Casey Foley de MU y Hua Guo y Changjian Xie de la Universidad de Nuevo México. Xie también tiene un puesto doble en la Universidad del Noroeste de China.
Fuente: Phys.org.
