De baanbrekende ontdekking, gedaan door onderzoekers van de University of California, Berkeley, opent de deur naar de ontwikkeling van nieuwe manieren om chemische reacties met licht te controleren.

“Dit is de eerste directe blik op hoe licht samengaat met een chemische reactie”, zegt senior auteur Daniel Neumark in een persbericht. “Dit niveau van controle over chemische reacties met behulp van licht zal nieuwe mogelijkheden openen voor chemische synthese en nieuwe richtingen in het ontwerp en de katalyse van zonne-energie.”

De onderzoekers onderzochten een chemische reactie die de Norrish Type II-fragmentatie wordt genoemd, waarbij een molecuul licht absorbeert en vervolgens uit elkaar valt. Deze reactie is op veel gebieden belangrijk, waaronder atmosferische chemie en organische synthese.

Om deze reactie in realtime te observeren, gebruikten de onderzoekers een techniek genaamd ultrasnelle foto-elektronenspectroscopie. Deze techniek maakt gebruik van een laser om elektronen in een molecuul te exciteren en meet vervolgens hoe lang het duurt voordat de elektronen uit het molecuul ontsnappen. Door de tijdsvertraging tussen de laserpuls en de emissie van elektronen te meten, konden de onderzoekers de voortgang van de chemische reactie volgen.

De onderzoekers ontdekten dat de reactie begint wanneer het molecuul een lichtfoton absorbeert, waardoor een elektron naar een hoger energieniveau wordt geprikkeld. Dit aangeslagen elektron beweegt zich vervolgens rond het molecuul, waardoor de bindingen tussen de atomen verzwakken en uiteindelijk breken.

Het team zegt dat de resultaten van hun onderzoek kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe manieren om chemische reacties met licht te controleren. Dit zou een breed scala aan toepassingen kunnen hebben, van het ontwikkelen van nieuwe medicijnen en materialen tot het verbeteren van de efficiëntie van de omzetting van zonne-energie.

De studie is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Chemistry.