10/5/2016

CONGRESOS, CURSOS Y CONFERENCIAS

Última Conferencia del ciclo Cita con la Ciencia- "Fotones para gobernar la química: diseños de control de reacciones mediante pulsos láser"

Jesús Santamaría Antonio, catedrático de Química Física de la Universidad Complutense de Madrid. Jueves 12 de mayo a las 12:15 horas en la Sala de Grados de la Facultad de Ciencias

Toda reacción química a nivel microscópico es una reordenación de centros atómicos y electrones de valencia y, por tanto, la Química está gobernada por la dinámica de partículas eléctricamente cargadas. Esta dinámica se puede controlar fácilmente mediante campos electromagnéticos pulsados, en la práctica por pulsos láser ultracortos. En todos los casos se necesitan al menos dos pulsos láser, bombeo y sonda, el primero para crear un estado superposición cuántico (que no sea un estado estacionario) que evoluciona en el tiempo hasta que el segundo pulso (pulso sonda) lleva al sistema a un estado final estacionario (ligado o continuo). En este esquema estroboscópico, estamos siempre en óptica no lineal (al menos dos fotones y, en general dos paquetes de onda de n-fotones) donde el requisito más exigente es la coherencia de la fase, que implica coherencia en fase de cada pulso láser, coherencia en fase en el estado superposición de las partículas, sean átomos, electrones, o ambos.

En las dos últimas décadas del siglo pasado, con la llegada del láser de estado sólido Ti:Zafiro, que da pulsos de femtosegundo (10-15 s) en la zona espectral infrarroja, se pudo prestar atención al movimiento de los átomos dentro de la molécula (vibraciones, rotaciones) dado que el período del pulso está próximo al período de esos movimientos. Además, los retardos controlados entre ambos pulsos de bombeo y sonda, permiten seguir la vida de la entidad química, llamada estado de transición, y por ende la rotura y formación de los enlaces químicos (Femtoquímica). En estos experimentos, así como en los tratamientos teóricos y de simulación, se estudió solamente el movimiento de los átomos sobre superficies de potencial definidas dentro de la aproximación Born-Oppenheimer, sin atender al movimiento de los electrones, que se mueven con períodos mucho más cortos, del orden de attosegundos (10-18 s). Sin embargo, al comienzo de este siglo, con la caracterización de pulsos de attosegundos usando una tecnología completamente diferente (se necesitan pulsos láser de femtosegundo para extraer electrones, seguidos de la recolisión electrón-ión para emitir radiación pulsada en attosegundos), pero manteniendo el esquema estroboscópico (bombeo, sonda) se puede estudiar el movimiento neto de los electrones, que es entre dos y tres órdenes de magnitud más rápido que el de los átomos. De esta manera podemos tener a mano la descripción completa (movimientos coherentes de átomos y electrones) de la reacción química.

Se describirán diferentes esquemas de control coherente en los regímenes perturbativo y no perturbativo, así como en situaciones no resonantes, y se darán ejemplos de los éxitos logrados en el control de reacciones tanto a nivel teórico como experimental.

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