En los últimos años, el campo de las reacciones basadas en electrones ha sido testigo de avances significativos, con investigadores que exploran formas de optimizar y mejorar la eficiencia de estas reacciones. Un enfoque prometedor que ha llamado la atención es la utilización de electrones lentos. Mediante la manipulación de la energía y la velocidad de los electrones, los científicos han descubierto que reducir su velocidad puede conducir a reacciones más eficientes y controladas.
Este emocionante desarrollo abre nuevas posibilidades para diversas aplicaciones, que van desde la síntesis química hasta la conversión y el almacenamiento de energía. En este artículo, profundizamos en los beneficios potenciales del uso de electrones lentos y examinamos cómo pueden revolucionar el panorama de la ingeniería de reacción moderna.
Un equipo de investigación internacional se propuso detectar dielectrones, una entidad química peculiar que consiste en dos electrones sin núcleo que previamente habían eludido la detección directa. Dirigido por la profesora Ruth Signorelli de ETH Zurich, el equipo hizo un descubrimiento inesperado durante su investigación: un método innovador para generar electrones lentos que pueden desencadenar reacciones químicas específicas.
Los dielectrones son intrínsecamente inestables y se desintegran en electrones separados en una fracción de nanosegundo. Sin embargo, los investigadores demostraron un fenómeno fascinante en el que un electrón permanece estacionario mientras que el otro, que posee poca energía y velocidad reducida, se aleja. Este enfoque innovador permite una manipulación precisa de la energía cinética del electrón, controlando de forma efectiva su velocidad.
Los dielectrones, compuestos por dos electrones sin núcleo, ocupan pequeñas cavidades. Los científicos han descubierto un método para crear dielectrones disolviendo sodio en amoníaco líquido y exponiendo la solución a la luz ultravioleta (UV). Cuando la luz ultravioleta interactúa con el amoníaco y el sodio, un electrón de cada uno se combina para formar un dielectrón temporalmente. Curiosamente, cuando el dielectrón se separa, uno de los electrones se aleja a una velocidad determinada por la longitud de onda de la luz ultravioleta, lo que indica la transferencia de energía de la luz al electrón.
Dirigido por investigadores de ETH Zurich y en colaboración con científicos de la Universidad de Freiburg, el sincrotrón SOLEIL y la Universidad de Auburn, este estudio es importante para comprender el daño causado por los electrones de baja energía en los tejidos humanos, como los rayos X o la radiactividad. Estos electrones móviles pueden interactuar con el ADN e iniciar reacciones químicas.
Los investigadores pueden obtener información sobre los mecanismos de daño por radiación al simplificar la producción de electrones lentos en una solución usando luz ultravioleta y controlando sus niveles de energía. Además, esta investigación tiene implicaciones más amplias, ya que aceptar un electrón libre está involucrado en varios procesos, como la producción de cortisona y otros esteroides. Al facilitar la generación de electrones lentos usando luz ultravioleta y controlar su energía, los químicos pueden mejorar y optimizar estas reacciones.
En conclusión, el descubrimiento de electrones lentos y su utilización en diversas reacciones es muy prometedor para lograr una mayor eficiencia y control. Desde estudios de daños por radiación hasta procesos sintéticos, la capacidad de generar y manipular electrones lentos abre nuevas posibilidades para la exploración científica y la optimización de productos químicos.
Referencia de la revista:
- Sebastián Hartweg, Jonathan Barnes, Bruce L. Yoder et al. Dielectrones solvatados de excitación óptica: una fuente efectiva de electrones de baja energía. Ciencia. DOI: 10.1126/ciencia.adh0184
