C¨¢mara lenta para partidos qu¨ªmicos

Ahmed Zewail, del Instituto de Tecnolog¨ªa de California (Caltech), ha obtenido el Nobel de Qu¨ªmica por sus estudios de los estados transitorios de las reacciones qu¨ªmicas utilizando espectroscopia de femtosegundos (milbillon¨¦simas de segundo).Veamos lo que quiere decir esto. Ciertas reacciones qu¨ªmicas muy comunes suceden en un tiempo muy corto. La reacci¨®n no sucede inmediatamente, y, durante el proceso, los reactantes pueden formar compuestos intermedios hasta llegar al resultado final. El trabajo de Zewail ha encontrado la manera de estudiar el proceso din¨¢mico de una reacci¨®n que sucede en un tiempo de cien femtosegundos. (Cien femtosegundos es el tiempo que le lleva a la luz viajar tres cent¨¦simas de mil¨ªmetro, mientras que en un segundo viaja 300.000 kil¨®metros).

El problema consiste en lograr sacar una pel¨ªcula de la reacci¨®n con una c¨¢mara lo suficientemente r¨¢pida. T¨¦cnicas especiales permiten sacar pel¨ªculas donde se observa el paso de una bala por una hoja de papel. Estas t¨¦cnicas consisten en mantener el obturador abierto, pero s¨®lo iluminar la imagen con luz de un flash durante una fracci¨®n de segundo tras el disparo de la bala. El periodo es muy corto y la bala no se mueve casi durante ese tiempo, obteniendo as¨ª una imagen n¨ªtida. Se repite el proceso con una nueva bala y un nueva hoja de papel pero se cambia el tiempo entre disparo e iluminaci¨®n.

El principio aplicado por Zewail es: el inicio del proceso (disparo de la bala) est¨¢ dado por un pulso de l¨¢ser de unos cuantos femtosegundos de duraci¨®n; este pulso inicia las reacciones y luego llega un segundo pulso retrasado respecto al primero que sirve para analizar lo que est¨¢ pasando. La luz emitida por los reactantes despu¨¦s del segundo pulso lleva la informaci¨®n, en el espectro, necesaria para reconstruir en qu¨¦ lugar se encuentran.

La tecnolog¨ªa de los l¨¢ser de femtosegundos se comenz¨® a desarrollar a principios de los ochenta y sus aplicaciones a la qu¨ªmica fueron inmediatamente reconocidas por multitud de investigadores. Zewail pudo desarrollar la c¨¢mara, eligi¨® actores interesantes, reacciones qu¨ªmicas fundamentales, y logr¨® extraer de la pel¨ªcula nueva informaci¨®n sobre la din¨¢mica de las reacciones qu¨ªmicas antes imposibles de visualizar y estudiar, y por ello recibi¨® ayer el Nobel.

Su c¨¢mara lenta nos permite seguir con cuidado las jugadas de los diferentes reactantes de la misma manera que lo hacemos en un partido de f¨²tbol. La espectroscopia de femtosegundos nos permite ver los movimientos de ¨¢tomos individuales conforme se reacomodan para formar un compuesto qu¨ªmico.