Tópico: Moléculas são fotografadas durante reação química

[Unknown]

Moléculas são fotografadas durante reação química


[Imagem: PNNL]

Refletor microscópico

Combinando várias técnicas de microscopia, cientistas agora conseguem visualizar uma molécula de cada vez. Essa nova técnica combinada irá permitir a compreensão detalhada das chamadas reações de transferência de elétrons, as mais utilizadas nas pesquisas de biocombustíveis.

É como se os pesquisadores tivessem construído um refletor microscópico que, em vez de iluminar uma cena inteira, ilumine apenas uma molécula de cada vez. As moléculas são fluorescentes e brilham conforme vão recebendo e perdendo elétrons.

Microscópio de fluorescência

Quando estudam reações químicas, os pesquisadores geralmente acompanham o conjunto das moléculas na reação e medem a energia média que elas perdem, mais ou menos como se eles estivessem olhando um conjunto de trabalhadores e medindo sua produtividade média. Mas é muito mais útil conhecer a produtividade de cada trabalhador individual.

Na ilustração, um microscópio de fluorescência, visto na parte inferior, captura a imagem de uma única molécula quando ela fluoresce ao perder um elétron - o -e no alto da imagem. A técnica permite que cada molécula seja fotografada individualmente quando ela brilha ao ser carregada ou quando perde um elétron.

Reações de transferência de elétrons

Reações de transferência de elétrons são essenciais para os processos que capturam a energia do Sol por meio da fotossíntese e para permitir que as células gerem a energia necessária para sustentar a vida.

Pesquisadores do mundo todo estão tentando fazer a engenharia reversa da fotossíntese, ou criar processos similares, para gerar hidrogênio e outros biocombustíveis.

Essas reações de transferência de elétrons se baseiam na troca de elétrons entre as moléculas: quando um elétron salta de uma molécula para outra, a molécula libera uma energia química que pode ser aplicada na execução de uma tarefa prática, como produzir açúcar nas plantas.

Bibliografia:
Single-molecule fluorescence spectroelectrochemistry of cresyl violet
Pacific Northwest National Laboratory
Chemical Communications
19 September 2008
Vol.: Online before print
DOI: 10.1039/b812161c

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/imagem.php?artigo=moleculas-sao-fotografadas-durante-reacao-quimica&id=010805080929

[SnowRaptor]

Será que essa excitação eletrônica não mexe na reação, não?

[Atheist]

Talvez... o observador interfere no objeto, não é isso?

Mas a questão do microscópio de fluorescência funciona assim: observamos utilizando filtros específicos para o comprimento de onda que é emitido pelo objeto. O objeto pode ser autofluorescente ou pode refletir em um comprimento de onda após receber excitação de outro comprimento de onda. Basicamente aconteceria de qualquer forma se estivesse à luz, mas como a fonte de luz é de UV e os filtros são específicos é possível fornecer o comprimento de onda exato para a excitação sem que haja sobreposição ou ruídos.

[Atheist]

Espero não ter tentado explicar o pai nosso pro vigário... heheheh

[SnowRaptor]

Sim, sim. essa parte é tranqüila. A questão é que o sistema não emite luz ileso. Para emitir luz é necessário excitar um elétron para que quando ele decair, emitir o fóton. Ou, no caso de emitir UV e recuperar visível, a molécula perde energia por meio de vibração também.

A questão é que quando excitamos um elétron da molécula, a configuração eletrônica muda (d'uh) e isso podes er um empecilho (ou facilitador) para a reação.  Não manjo muito de reações químicas, mas é o que o meu faro me diz. Talvez esse microscópio tenha de ser usado com muito cuidado para não interferir na dinâmica da reação ou então pode ser que o método seja adequado apenas para uma família de reações. Pelo que li, eles usam para reações de transporte de elétrons, o que é ainda mais esquisito. Esses experimentais conseguem cada façanha

[Atheist]

Sim, sim. essa parte é tranqüila.

Imaginei...

A questão é que o sistema não emite luz ileso. Para emitir luz é necessário excitar um elétron para que quando ele decair, emitir o fóton. Ou, no caso de emitir UV e recuperar visível, a molécula perde energia por meio de vibração também.

A questão é que quando excitamos um elétron da molécula, a configuração eletrônica muda (d'uh) e isso podes er um empecilho (ou facilitador) para a reação.  Não manjo muito de reações químicas, mas é o que o meu faro me diz. Talvez esse microscópio tenha de ser usado com muito cuidado para não interferir na dinâmica da reação ou então pode ser que o método seja adequado apenas para uma família de reações. Pelo que li, eles usam para reações de transporte de elétrons, o que é ainda mais esquisito. Esses experimentais conseguem cada façanha

Eles não devem estar excitando a molécula. Devem estar trabalhando com a emissão do fóton do elétron que saltou de uma molécula para outra.

[Atheist]

Parece que é isto mesmo. Não há fonte de excitação luminosa:

http://www.rsc.org/publishing/journals/CC/article.asp?doi=b812161c

Íntegra do artigo:

Single-molecule fluorescence spectroelectrochemistry of cresyl violet

[SnowRaptor]

Ah, eles induzem a luminescência tacando corrente elétrica...

[Correio]

Isto já havia sido previsto em 2005 quando pesquisadores do Canadá conseguiram produzir imagens 3d do orbital mais externo de uma molécula de nitrogênio.
O método empregado consistia em "acender" o elétron com laser em pulsos de 30 femtossegundos. Bom, o efeito na verdade é causado quando o elétron volta à molécula emitindo um feixe de luz. Na matéria da SCIAN de maio de 2005 explicavam que o campo de laser impele uma pequena proporção da função de onda do elétron e depois volta.

É como se o elétron estivesse em dois lugares ao mesmo tempo; basicamente, ele ainda está em seu orbital original em volta do nitrogênio, mas em parte ele está sendo empurrado para longe. essa aceleração transforma a onda do eletron movimentado em uma onda plana, como um pulso comum de um feixe de elétrons com um comprimento de onda extremamente curto, exatamente o tipo de feixe adequado para fazer imagens

Há mais uma técnica aplicada com pulsos de luz ultravioleta à 250 attossegundos usando a dinâmica dos elétrons internos.
Muito interessante que já tenham conseguido este feito!

[SnowRaptor]

Attosegundos...

Onde é que vamos parar?