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’action des atomes dans les molécules (réactants) des produits). En 1999, Ahmed Hassan Zewail a reçu le prix Nobel de chimie pour son travail 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.

Applications

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 discuté de 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 la femtoseconde et parfois à l’échelle attoseconde, et forment parfois des produits intermédiaires. Ces produits intermédiaires ne peuvent pas toujours être déduits de l’observation des produits de départ et d’arrivée.

Spectroscopie pompe-sonde

L’approche la plus simple et encore l’une des techniques les plus courantes est connue sous le nom de spectroscopie pompe-sonde. Dans ce procédé, deux impulsions optiques ou plus avec un retard 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 rompant une liaison ou en excitant l’un des réactifs. La seconde impulsion (sonde) est ensuite utilisée pour interroger la progression de la réaction pendant un certain temps après l’initiation. Au fur et à mesure que la réaction progresse, la réponse du système réagissant à l’impulsion de la sonde va changer. En balayant continuellement 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

La femtochimie a été utilisée pour montrer les stades électroniques résolus dans le temps de la dissociation du brome. [6] Lorsqu’ils sont dissociés par une impulsion laser de 400 nm, les électrons se localisent complètement sur les atomes individuels après 140 fs, avec des atomes de Br séparés de 6,0 Å après 160 fs.

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