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Nos últimos anos, a manipulação química usando estados híbridos de luz e matéria chamados polaritons tem gerado muita pesquisa, pois combina a velocidade e a eficiência da luz com a reatividade e as fortes interações da matéria. Os polaritons vibracionais são formados quando um movimento vibratório específico da molécula e do fóton cria uma “mola” que permite que eles troquem energia rapidamente. Isso é chamado de acoplamento forte vibracional (VSC).
Embora muito esforço tenha sido dedicado a encontrar uma explicação sólida para a química modificada por VSC e se os polaritons vibracionais podem alterar a dinâmica molecular, falta um consenso entre teoria e experimento.
A questão que os professores de química da Universidade da Califórnia em San Diego, Wei Xiong e Joel Yuen Zhou, procuraram responder era se os modos do polariton e os modos escuros (o subproduto molecular da criação do polariton) modificam as reações químicas. Seu artigo, recentemente publicado em Ciênciamostra inequivocamente que as reações químicas ocorrem apenas com polaritons.
Experimentos anteriores usaram sistemas complexos que não permitiam nenhuma separação entre polaritons e modos escuros, tornando difícil diferenciar o que estava ocorrendo e impossível entender o que acontecia com cada um dos modos individualmente. Para remediar isso, Xiong usou espectroscopia infravermelha 2D em uma reação química simples que era mais fácil de analisar. Isso permitiu que seu laboratório excitasse separadamente e seguisse a dinâmica dos modos polariton e modos escuros.
“A grande questão na comunidade era se as moléculas individuais dentro de uma cavidade poderiam seguir sua própria vontade”, disse Xiong. “Neste experimento, mostramos que as moléculas fazem a mesma coisa repetidas vezes por conta própria, até que um ‘líder’ do polariton as reúna”.
Xiong explica que este artigo estabelece uma base para a pesquisa contínua sobre o controle de reações químicas. “Se uma molécula realiza a mesma reação repetidas vezes, não a estamos controlando; estamos apenas observando”, afirmou. “Os polaritons são uma nova forma de controlar as reações. Precisamos considerar maneiras de fazer as moléculas agirem juntas, sincronizadas sob um líder de fótons, para amplificar seu poder coletivo.”
“Teoricamente, é empolgante porque não estamos olhando para as moléculas uma de cada vez; estamos olhando para elas como um sistema de muitos corpos”, disse Yuen Zhou. “É essa ideia de química coletiva e entender o que acontece quando todas as moléculas decidem fazer a mesma coisa. Esta é a primeira vez que realmente vimos um acordo entre química experimental e teórica. A lacuna entre elas está diminuindo.”
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade da Califórnia – San Diego. Original escrito por Michelle Franklin. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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