Sus principales hitos aparecen descritos en un estudio publicado en la revista 'Chemical Reviews', dirigido por Fernando Martín, de la Universidad Autónoma de Madrid e IMDEA Nanociencia, y por Mauro Nisoli, del Instituto Politécnico de Milán.

En términos generales, esta disciplina persigue controlar y manipular el movimiento de los electrones que forman los enlaces químicos en las moléculas a través de pulsos de luz de attosegundos (1 attosegundo equivale a 10-18 segundos).

Según los autores, puesto que la estructura y reactividad de todas las sustancias está completamente determinada por las propiedades de dichos enlaces químicos, la attoquímica permitirá generar reacciones y sustancias no imaginadas hasta la fecha.

Ello tendrá una incidencia directa en el desarrollo de nuevas sustancias y materiales y hará posible una mejor comprensión de los procesos electrónicos que ocurren en sistemas químicos y biológicos.

El estudio documenta las primeras observaciones en tiempo real de procesos de migración de carga en moléculas de interés biológico (aminoácidos), con una resolución temporal sin precedente. Así mismo, muestra los primeros indicios de control en estos procesos de migración electrónica.

Según la doctora Alicia Palacios, investigadora del equipo español y coautora del trabajo, “además de proporcionar la película del comportamiento ondulatorio de los electrones y de las interferencias que dicho movimiento lleva implícitos, el elevado grado de control y la alta resolución temporal que proporciona la attoquímica ayudarán a desarrollar nuevas estrategias de control de las reacciones químicas, inimaginables hace tan solo una década”.

HACIA UNA NUEVA CIENCIA

Las reacciones químicas son el resultado de la formación y rotura de los enlaces que mantienen unidos los átomos en una molécula, lo que da lugar a la creación de nuevas moléculas o nuevas sustancias.

La reactividad, esencia de la química, es un proceso dinámico que resulta del movimiento de electrones y núcleos atómicos. Estos movimientos se producen en escalas de tiempo ultrarrápidas, que van desde los femtosegundos (equivalentes a 10-15 segundos), típicos del movimiento nuclear, a los attosegundos, característicos del movimiento electrónico. En este sentido, toda la química puede considerarse femtoquímica o attoquímica.

La femtoquímica, nacida en la segunda mitad del siglo pasado, es ahora una disciplina científica bien establecida, cuyo principal objetivo es controlar una reacción química dirigiendo el movimiento de los núcleos de las moléculas involucradas mediante pulsos de luz de femtosegundos.

Hoy en día, los láseres de femtosegundos son ampliamente utilizados en la mayoría de las áreas de las ciencias químicas y en multitud de laboratorios.

El siglo XXI ha traído de su mano notables progresos en la fabricación de fuentes de luz coherentes que permiten generar pulsos de luz aún más cortos, con duraciones que alcanzan las pocas decenas de attosegundos en la región de frecuencias del ultravioleta extremo.

Estos avances han dado lugar a una evolución sustancial de la tecnología láser en los últimos años, posibilitando por vez primera un control directo del movimiento ultrarrápido de los electrones dentro de una molécula y, como consecuencia, sobre la dinámica nuclear inducida por dicho movimiento, que ocurre a tiempos más largos.

Dado que la distribución de los electrones en la molécula, o densidad electrónica, es responsable en última instancia de la formación y ruptura de enlaces, el control de este movimiento ha abierto la puerta a una nueva forma de hacer química.