Reacción fotoquímica en cadena a partir de un sólo fotón

La fotoisomerización es un proceso químico en el cual la estructura nuclear de una molécula orgánica es alterada como consecuencia de la absorción de un fotón. Este proceso no sólo tiene una gran relevancia en procesos fundamentales de la naturaleza, como la fotosíntesis o la visión humana, también es una herramienta de extrema utilidad en aplicaciones tecnológicas. Por ejemplo, en el diseño de interruptores moleculares o en el almacenamiento de energía solar.

En condiciones normales, estas reacciones fotoquímicas son gobernadas por la Ley de Stark-Einstein, que establece que para cada fotón de luz absorbido por un sistema químico, solamente una molécula es activada para una reacción fotoquímica. Esto es también conocido como la ley de la fotoequivalencia y fue derivada por Albert Einstein en el momento en que la teoría cuántica de la luz estaba siendo desarrollada.

 

 

Ahora, los investigadores Javier Galego, Francisco José García Vidal y Johannes Feist del departamento de Física Teórica de la Materia Condensada y el Centro de Investigación en Física de la Materia Condensada (IFIMAC) de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) han demostrado teóricamente la posibilidad de ir más allá de la ley de Stark-Einstein gracias a un fenómeno propio de la electrodinámica cuántica conocido como ‘acoplo fuerte’.

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En su trabajo, publicado en Physical Review Letterslos autores consideran unas moléculas orgánicas que permiten almacenar energía solar y demuestran cómo la química polaritonica ofrece una herramienta para manipular la estructura energética que determina las reacciones químicas en esas moléculas. En particular, muestran la posibilidad de generar una reacción en cadena en un conjunto de moléculas, donde una molécula reacciona después de otra como consecuencia de la absorción de un solo fotón al principio de la reacción.

Referencia bibliográfica:

Javier Galego, Francisco J. Garcia-Vidal, and Johannes Feist. “Many-Molecule Reaction Triggered by a Single Photon in Polaritonic Chemistry”. Phys. Rev. Lett. DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.136001

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