De fotodissociatie van trijodide anion (I ₃ ^- ) is een klassieke reactie uit het leerboek die uitgebreid is bestudeerd, zowel in oplossing als in gasfase. Echter, het onderzoeken van de ultrasnelle dynamiek van deze reactie in de vaste toestand is een uitdaging vanwege de gedeeltelijke omkeerbaarheid van de reactie en de gevoeligheid ervan voor experimentele omstandigheden. Nutsvoorzieningen, een team van wetenschappers heeft een nieuw reactietussenproduct ontdekt, het tetrajodideradicaal anion (I ₄ ^•- ), gevormd als resultaat van de unieke ordening van in het kristalrooster om het dissociërende I-atoom te sturen in een proces dat doet denken aan een kwantum Newton's wieg. Ze hebben hun resultaten gepubliceerd in Natuurchemie .

In de oplossingsfase de trijodide anionen fotodissocieert voornamelijk in jodiumradicaal (I ^• ) en dijodide (I ₂ ^•- ) radicalen. Het omringende oplosmiddel speelt een passieve rol bij de inertie opsluiting van de reactieproducten die uiteindelijk geminaat- en niet-geminaatrecombinatie ondergaan. In tegenstelling tot, een dramatisch ander gedrag werd gevonden in het geordende ionenrooster van tetra-n-butylammoniumtrijodidekristallen. Hier, de lokale geometrie beperkt de reactie en, Vandaar, het primaire fotoproduct, jodiumradicaal (I ^• ), wordt geleid door het rooster om een ​​binding te vormen met een aangrenzende (I ₃ ^- ), waardoor een secundair reactieproduct ontstaat, het tetrajodideradicaal anion (I ₄ ^•- ), niet eerder beschreven voor deze reactie. Zoals weergegeven in de afbeelding, de reactanten zijn letterlijk uitgelijnd in het rooster om dit tussenproduct van vier atomen te vormen.

"De gedissocieerde jodiumatomen botsen in een kwantumtype van een Newton's wieg met andere trijodidemoleculen om dit nieuwe reactieproduct te vormen, " legt Dwayne Miller uit. "Het belangrijkste is dat we hebben aangetoond dat het rooster de reactieroute van fotochemie in vaste toestand coherent kan sturen op femtoseconde tot picoseconde tijdschalen."

Dit fenomeen was alleen waarneembaar dankzij nieuwe monsterbehandeling, technieken voor het verzamelen en analyseren van gegevens ontwikkeld aan de MPSD samen met theoretische berekeningen uitgevoerd aan de Universiteit van Edinburgh om de elektronische en vibratie-opdrachten van de verschillende reactiedeelnemers te ondersteunen, die de meest gedetailleerde resolutie tot nu toe van de reactietussenproducten mogelijk maakte, evenals de coherente modi die de trijodide-fotodissociatiereactie aandrijven. "Deze observaties bieden een ander conceptueel kader om over reactieprocessen na te denken en kunnen de weg wijzen in hoe chemische systemen aan een bad kunnen worden gekoppeld als middel om de lengteschalen onder chemische controle te vergroten, ’ besluit Molenaar.