Cámara lenta para partidos químicos

Ahmed Zewail, del Instituto de Tecnología de California (Caltech), ha obtenido el Nobel de Química por sus estudios de los estados transitorios de las reacciones químicas utilizando espectroscopia de femtosegundos (milbillonésimas de segundo).Veamos lo que quiere decir esto. Ciertas reacciones químicas muy comunes suceden en un tiempo muy corto. La reacción 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 dinámico de una reacción que sucede en un tiempo de cien femtosegundos. (Cien femtosegundos es el tiempo que le lleva a la luz viajar tres centésimas de milímetro, mientras que en un segundo viaja 300.000 kilómetros).

El problema consiste en lograr sacar una película de la reacción con una cámara lo suficientemente rápida. Técnicas especiales permiten sacar películas donde se observa el paso de una bala por una hoja de papel. Estas técnicas consisten en mantener el obturador abierto, pero sólo iluminar la imagen con luz de un flash durante una fracción de segundo tras el disparo de la bala. El periodo es muy corto y la bala no se mueve casi durante ese tiempo, obteniendo así una imagen nítida. Se repite el proceso con una nueva bala y un nueva hoja de papel pero se cambia el tiempo entre disparo e iluminación.

El principio aplicado por Zewail es: el inicio del proceso (disparo de la bala) está dado por un pulso de láser de unos cuantos femtosegundos de duración; este pulso inicia las reacciones y luego llega un segundo pulso retrasado respecto al primero que sirve para analizar lo que está pasando. La luz emitida por los reactantes después del segundo pulso lleva la información, en el espectro, necesaria para reconstruir en qué lugar se encuentran.

La tecnología de los láser de femtosegundos se comenzó a desarrollar a principios de los ochenta y sus aplicaciones a la química fueron inmediatamente reconocidas por multitud de investigadores. Zewail pudo desarrollar la cámara, eligió actores interesantes, reacciones químicas fundamentales, y logró extraer de la película nueva información sobre la dinámica de las reacciones químicas antes imposibles de visualizar y estudiar, y por ello recibió ayer el Nobel.

Su cámara lenta nos permite seguir con cuidado las jugadas de los diferentes reactantes de la misma manera que lo hacemos en un partido de fútbol. La espectroscopia de femtosegundos nos permite ver los movimientos de átomos individuales conforme se reacomodan para formar un compuesto químico.