Em certas moléculas, chamadas de fotoácidos, um próton pode ser liberado localmente por excitação com luz. Há uma mudança repentina no valor de pH na solução – uma espécie de interruptor rápido que é importante para muitos processos químicos e biológicos. Até agora, no entanto, ainda não estava claro o que acontece no momento da liberação do próton. Isso é exatamente o que os pesquisadores do Cluster de Excelência Ruhr Explores Solvation RESOLV da Universidade de Ruhr em Bochum, na Alemanha, conseguiram observar em um experimento usando nova tecnologia.
Eles observaram uma oscilação entre soluto e solvente iniciando um pequeno terremoto, durando apenas três a cinco picossegundos, antes do próton começar a se desprender. Eles relatam isso no periódico Chemical Sciences.
Até agora, o foco tem sido em corante ou base
Um dos fotoácidos mais estudados é a piranina, o corante fluorescente usado, por exemplo, em marca-textos amarelos. “Apesar de uma riqueza de estudos experimentais, o processo que está no início da liberação do próton ainda permaneceu como objeto de debate controverso”, relata a professora Martina Havenith, porta-voz do RESOLV. No entanto, todo o processo de liberação também ocorre em uma escala de tempo de apenas 90 picossegundos. Um picossegundo corresponde a um milionésimo de bilionésimo de segundo.
Enquanto estudos anteriores se concentravam principalmente na mudança do corante após excitação da luz, a equipe conseguiu observar a mudança do solvente, neste caso água, durante esse processo pela primeira vez. Isso foi alcançado com a ajuda de uma técnica recém-desenvolvida, “Espectroscopia THz de Bombeamento Óptico”.
Transmissão de energia ultra-rápida
“Fomos capazes de acompanhar como há uma oscilação no início, que depois diminui gradualmente”, descreve Martina Havenith. “É emocionante ver que a resposta do solvente que promove a transferência de próton no estado excitado pode ser observada em ação.” A transferência inicial de energia ultra-rápida em menos de um picossegundo causa uma reestruturação das moléculas de água nas imediações e abre o caminho para a migração subsequente do próton.
A detecção foi possibilitada pelos novos laboratórios de laser no prédio de pesquisa ZEMOS. Lá, todos os sinais de interferência externa, como os causados por radiação eletromagnética, flutuações de temperatura e umidade, são minimizados. Somente assim é possível detectar até mesmo os menores tremores em um jato de água com o corante.
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