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Record del Politecnico di Milano, bastano tre femtosecondi per immortalare una molecola mentre cambia
Redazione InnovationCity Un team internazionale guidato dall'ateneo milanese ha sviluppato un apparato sperimentale in grado di raggiungere una risoluzione temporale di soli tre femtosecondi, svelando i passaggi chiave delle reazioni fotochimiche ultrarapide.
Riuscire a osservare una molecola nei primissimi istanti successivi all'assorbimento della luce, seguendo il movimento coordinato di elettroni e nuclei con una risoluzione temporale di appena tre femtosecondi (un femtosecondo equivale a un milionesimo di miliardesimo di secondo). È il traguardo raggiunto da un gruppo di ricerca internazionale guidato dal Politecnico di Milano, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications nell'ambito del progetto europeo ERC Synergy TOMATTO.
La nuova piattaforma sperimentale si colloca ai vertici mondiali della spettroscopia di fotoelettroni risolta nel tempo. Per dimostrarne le potenzialità, i ricercatori hanno analizzato l'acetilacetone, una molecola modello utilizzata per studiare l'innesco delle trasformazioni fotochimiche. Grazie alla precisione millimetrica della strumentazione, è stato possibile distinguere in successione temporale due passaggi attraverso un'intersezione conica – lo snodo in cui la molecola muta stato elettronico e imbocca un determinato percorso di trasformazione –, un livello di dettaglio finora inaccessibile alle tecnologie disponibili.
Come spiegato da Mauro Nisoli, docente del Dipartimento di Fisica del Politecnico e coordinatore del progetto TOMATTO, l'apparato agisce come una telecamera ad altissimi fotogrammi capace di scomporre un processo apparentemente istantaneo in tutti i suoi passaggi intermedi.
Il funzionamento si basa su due impulsi di luce sincronizzati con estrema precisione: un primo impulso ultravioletto avvia l'evoluzione della molecola, mentre un secondo impulso nell'estremo ultravioletto (della durata di pochi attosecondi) ne fotografa lo stato a intervalli controllati. Replicando la misurazione, il team può ricostruire la redistribuzione energetica e la dinamica congiunta di elettroni e nuclei.
La flessibilità della piattaforma, che consente di variare la lunghezza d'onda del primo impulso, apre la strada allo studio di sistemi più complessi, dalle molecole biologiche ai materiali fotoattivi per la conversione energetica, gettando le basi per sviluppi futuri nell'attochimica e nel controllo delle reazioni molecolari.
Alla ricerca hanno collaborato scienziati del Politecnico di Milano, dell'Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del CNR, della Heriot-Watt University di Edimburgo e dell'Università di Bologna.
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