Femtochimie - Femtochemistry

Techniques pompe-sonde

La femtochimie est le domaine de la chimie physique qui étudie les réactions chimiques sur des échelles de temps extrêmement courtes (environ 10 -15 secondes ou une femtoseconde , d'où le nom) afin d'étudier l'acte même des atomes au sein des molécules (réactifs) se réarrangeant pour former de nouvelles molécules ( des produits). Dans un numéro de 1988 de la revue Science , Ahmed Hassan Zewail a publié un article utilisant ce terme pour la première fois, déclarant « La femtochimie en temps réel, c'est-à-dire la chimie à l'échelle de la femtoseconde... ». Plus tard en 1999, Zewail a reçu le prix Nobel de chimie pour ses travaux de pionnier dans ce domaine montrant qu'il est possible de voir comment les atomes d'une molécule se déplacent lors d'une réaction chimique avec des éclairs de lumière laser .

L'application de la femtochimie dans les études biologiques a également aidé à élucider la dynamique conformationnelle des structures d'ARN tige-boucle .

De nombreuses publications ont évoqué la possibilité de contrôler les réactions chimiques par cette méthode, mais cela reste controversé. Les étapes de certaines réactions se produisent à l'échelle de temps femtoseconde et parfois à des échelles de temps attoseconde , et formeront parfois des produits intermédiaires . Ces intermédiaires de réaction ne peuvent pas toujours être déduits de l'observation des produits de départ et de fin.

Spectroscopie pompe-sonde

L'approche la plus simple et toujours l'une des techniques les plus courantes est connue sous le nom de spectroscopie pompe-sonde . Dans cette méthode, deux ou plusieurs impulsions optiques avec un délai variable entre elles sont utilisées pour étudier les processus qui se produisent au cours d'une réaction chimique. La première impulsion (pompe) initie la réaction, en brisant une liaison ou en excitant l'un des réactifs. La deuxième impulsion (sonde) est ensuite utilisée pour interroger l'avancement de la réaction un certain temps après le début. Au fur et à mesure que la réaction progresse, la réponse du système réactif à l'impulsion de la sonde changera. En balayant en permanence le délai entre les impulsions de la pompe et de la sonde et en observant la réponse, les travailleurs peuvent reconstituer la progression de la réaction en fonction du temps.

Exemples

Dissociation du brome

La femtochimie a été utilisée pour montrer les étapes électroniques résolues en temps de la dissociation du brome . Lorsqu'ils sont dissociés par une impulsion laser de 400 nm, les électrons se localisent complètement sur les atomes individuels après 140 fs, les atomes de Br étant séparés de 6,0 après 160 fs.

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

Andrew M. Weiner (2009). Optique ultrarapide . Wiley. ISBN 978-0-471-41539-8.

Liens externes