Los dielectrones solvatados son objeto de muchas hipótesis entre los científicos, pero nunca se han observado directamente. Se describen como un par de electrones que se disuelven en líquidos como el agua o el amoníaco líquido. Para hacer espacio para los electrones, se forma una cavidad en el líquido, que ocupan los dos electrones. Un equipo de investigación internacional en torno al Dr. Sebastian Hartweg, inicialmente en Sincrotrón SOLEIL (Francia), ahora en el Instituto de Física de la Universidad de Freiburg y la Prof. Dra. Ruth Signorell de ETH Zurich, incluidos científicos del sincrotrón SOLEIL y la Universidad de Auburn ( US) ahora ha logrado descubrir un proceso de formación y descomposición del dielectrón solvatado. En experimentos en el sincrotrón SOLEIL (línea de luz DESIRS), el consorcio encontró evidencia directa respaldada por cálculos químicos cuánticos para la formación de estos pares de electrones por excitación con luz ultravioleta en pequeñas gotas de amoníaco que contienen un solo átomo de sodio. Los resultados fueron publicados recientemente en la revista científica Ciencia.
Huellas de un proceso inusual
Cuando los dielectrones se forman por excitación con luz ultravioleta en pequeñas gotas de amoníaco que contienen un átomo de sodio, dejan rastros en un proceso inusual que los científicos ahora han podido observar por primera vez. En este proceso, uno de los dos electrones migra a las moléculas de solvente vecinas, mientras que al mismo tiempo el otro electrón es expulsado. «Lo sorprendente de esto es que se han observado previamente procesos similares principalmente a energías de excitación mucho más altas», dice Hartweg. El equipo se centró en este segundo electrón porque podría tener aplicaciones interesantes. Por un lado, el electrón expulsado se produce con una energía cinética muy baja, por lo que se mueve muy lentamente. Por otro lado, esta energía puede ser controlada por la luz ultravioleta irradiada, que inicia todo el proceso. Los dielectrones solvatados podrían servir como una buena fuente de electrones de baja energía.
Generado específicamente con energía variable
Tales electrones lentos pueden poner en marcha una amplia variedad de procesos químicos. Por ejemplo, juegan un papel en la cascada de procesos que conducen al daño por radiación en el tejido biológico. También son importantes en la química sintética, donde sirven como agentes reductores efectivos. Al poder generar selectivamente electrones lentos con energía variable, los mecanismos de tales procesos químicos se pueden estudiar con más detalle en el futuro. Además, la energía puesta a disposición de los electrones de forma controlada también podría utilizarse para aumentar la eficacia de las reacciones de reducción. “Estas son perspectivas interesantes para posibles aplicaciones en el futuro”, dice Hartweg. «Nuestro trabajo proporciona la base para esto y ayuda a comprender un poco mejor estos dielectrones solvatados exóticos y aún enigmáticos».
