Tres femtosegundos para observar cómo cambia una molécula

Una transformación química puede parecer instantánea, pero sus primeros pasos ocurren en una escala tan breve que los instrumentos habituales los superponen. Un equipo de investigación consiguió separar esas etapas usando pulsos de luz coordinados con una resolución de unos tres femtosegundos: 0,000000000000003 segundos. La demostración se hizo con acetilacetona, una molécula usada como modelo para estudiar qué sucede justo después de absorber luz.

El experimento funciona como una cámara de dos destellos. Un pulso ultravioleta inicia el cambio en la molécula y, unos instantes después, un pulso de rayos X extremos la sondea. Al medir los electrones expulsados por ese segundo pulso, los investigadores reconstruyen cómo cambian las señales de energía a medida que pasa el tiempo. La sincronización de ambos destellos alcanzó una resolución instrumental de 3,2 ± 0,2 femtosegundos.

Esa mejora permitió distinguir tres contribuciones en la respuesta inicial de la acetilacetona. Una de ellas decayó en 8,8 femtosegundos; otra apareció y se desvaneció durante las decenas de femtosegundos siguientes; la tercera persistió más allá de los primeros 100 femtosegundos medidos. En trabajos anteriores, con una resolución cercana a 20 femtosegundos, parte de esas señales se veía como una única variación de unos 23 femtosegundos.

La comparación con simulaciones de química cuántica respaldó la interpretación de que la molécula atraviesa dos reorganizaciones sucesivas mientras redistribuye la energía recibida. Más que ofrecer una película literal de los átomos, la técnica muestra qué detalles quedan ocultos cuando una medición es demasiado lenta para el fenómeno que quiere registrar.

El resultado no implica por sí solo una aplicación médica, industrial o ambiental inmediata. Se obtuvo con una molécula modelo aislada en fase gaseosa y con un montaje experimental especializado. Sin embargo, disponer de una herramienta que separe procesos antes mezclados puede ayudar a estudiar con mayor precisión la fotoquímica de otras moléculas y a poner a prueba las explicaciones teóricas sobre sus primeros cambios tras absorber luz.