Iceebook News
Científicos captan por primera vez cómo se mueve un electrón durante una reacción química
Un experimento con rayos X ultrarrápidos logró registrar el movimiento de un electrón durante una reacción química, abriendo una nueva era en la física cuántica
4 min lectura
Hasta hace poco, ver moverse a un electrón era considerado imposible. Su tamaño subatómico y su naturaleza cuántica lo convertían en un fantasma matemático, descrito solo en simulaciones. Sin embargo, un equipo internacional de investigadores logró lo impensable: seguir en tiempo real cómo un electrón cambia de posición durante una reacción química real.
El experimento se realizó con moléculas de amoníaco sometidas a pulsos ultrarrápidos de rayos X. La combinación precisa de condiciones permitió captar cómo un electrón de valencia —los que forman enlaces químicos— se reorganizaba mientras la molécula se disociaba. Un logro que marca un antes y un después en la observación de la materia.
Te podría interesar
Más allá de la proeza técnica, el avance abre nuevas vías para comprender los mecanismos íntimos de la química y la biología. Ver directamente el comportamiento de los electrones permite soñar con un futuro en el que los procesos moleculares puedan ser diseñados y controlados con una precisión inédita.
Una fotografía de lo nunca visto
Uno de los grandes retos para observar electrones en movimiento es que los métodos tradicionales solo capturan señales de electrones internos, mientras que los de valencia —cruciales en la química— emiten señales muy débiles. Para resolver este problema, el equipo recurrió a una forma isotópica del amoníaco, el ND₃, en el que el hidrógeno se reemplaza por deuterio. Este cambio permitió separar con mayor claridad el movimiento electrónico del nuclear.
La clave fue excitar la molécula con un pulso ultravioleta que elevó un electrón a un estado altamente energético y transitorio. Inmediatamente después, un pulso de rayos X de 10 keV registró cómo evolucionaba la nube electrónica en apenas 600 femtosegundos. Esa escala temporal —mil billones de veces más breve que un segundo— abrió una ventana a un mundo invisible.
¿Qué significa “ver” un electrón?
No se trata de una fotografía tradicional. Los electrones no tienen tamaño definido ni trayectorias fijas. Lo que los científicos lograron fue mapear cómo cambiaba la nube de probabilidad donde el electrón podía encontrarse. En otras palabras, reconstruyeron la distribución espacial de su densidad a lo largo del tiempo.
El método se basa en cómo los rayos X se dispersan al atravesar la nube electrónica de la molécula excitada. Los patrones obtenidos se combinaron con simulaciones cuánticas avanzadas para crear una representación indirecta, pero precisa, de la evolución del electrón. No es una foto, sino un mapa dinámico de lo invisible.
Química en tiempo real
Por primera vez se logró seguir una reacción química paso a paso a nivel electrónico. El experimento mostró cómo el electrón pasaba de un estado delocalizado alrededor de la molécula a otro más localizado, alterando por completo la dinámica de la disociación. Las simulaciones confirmaron que estos cambios no podían explicarse solo con el movimiento de los núcleos atómicos: el electrón era protagonista directo.
La tecnología utilizada, un láser de electrones libres capaz de generar pulsos de rayos X de 35 femtosegundos, permitió registrar eventos más rápidos que las propias vibraciones moleculares. Este nivel de detalle ofrece un retrato sin precedentes de la química en acción.
Hacia la química del futuro
Comprender cómo se reorganizan los electrones en plena reacción puede transformar campos enteros. Desde el diseño de fármacos hasta el desarrollo de materiales avanzados, la posibilidad de observar procesos cuánticos en tiempo real abre un nuevo horizonte para la ciencia aplicada.
Los investigadores señalan que este logro es solo el comienzo. Con la llegada de pulsos de rayos X aún más breves, en escalas de attosegundos, será posible estudiar fenómenos incluso más fugaces, como la migración de carga en biomoléculas complejas. Una frontera que promete revolucionar tanto la química como la biología molecular.
Fuente: American Physical Society
Te podría interesar
❓ Preguntas frecuentes
Registraron por primera vez el movimiento real de un electrón de valencia durante una reacción química en moléculas de amoníaco.
Usaron pulsos ultrarrápidos de rayos X y un modelo cuántico avanzado para mapear la distribución de densidad electrónica en tiempo real.
Permite entender cómo se reorganizan los electrones en reacciones químicas, clave para diseñar materiales, fármacos y procesos industriales.
Avanzar hacia técnicas aún más rápidas, en escalas de attosegundos, y aplicar el método a moléculas biológicas y catalizadores complejos.
Continúa informándote
El cambio climático y los monzones amenazan la seguridad hídrica en el Himalaya y Asia Central
Una investigación muestra que los monzones intensifican el retroceso glaciar en Asia y ponen en riesgo el acceso al agua de más de 1400 millones de personas
Descubren araña que aprovecha la luz de las luciérnagas para atraer más presas
Descubren araña que aprovecha la luz de las luciérnagas atrapadas en su telaraña como cebo para atraer más presas en bosques de Asia
Científicos revelan que fuerzas lejanas moldean montañas en Japón a través de doble subducción
Un estudio mostró que un raro proceso de doble subducción en Japón deforma la corteza a miles de kilómetros formando montañas sin colisión de placas
Un diminuto fósil revela cómo evolucionaron los cerebros de los artrópodos hace 500 millones de años
Un diminuto fósil revela cómo evolucionaron los cerebros de los artrópodos hace 500 millones de años y reescribe su árbol evolutivo
Científicos logran observar en 3D el agrietamiento y corrosión de materiales nucleares
Investigadores del MIT desarrollaron una técnica que permite observar en 3D y en tiempo real la corrosión y el fallo de materiales dentro de reactores nucleares
Continúa informándote
Tormenta Tropical Lorena provoca lluvias intensas y oleaje elevado tras formarse en el Pacífico
Lorena avanza en el Pacífico con fuertes lluvias, oleaje de más de 3 metros y vientos que afectan a seis estados del país
Venezuela moviliza tropas y milicianos ante el despliegue de la Marina de Estados Unidos
El régimen venezolano se prepara para un escenario bélico tras acusar a Estados Unidos de apuntar buques y misiles contra el país
Accidente mortal en Okondo: dos jóvenes fallecen y otros dos resultan heridos
El trágico accidente en Okondo deja dos jóvenes muertos y otros dos heridos, sumiendo al municipio alavés en luto y reabriendo el debate sobre seguridad vial
¿Es posible frenar el cambio climático? La ciencia dice que aún estamos a tiempo
Expertos del IPCC sostienen que limitar el calentamiento a 1,5 °C aún es posible si se reducen emisiones 45% en 2030 y se logra cero neto en 2050
Baterías nucleares: la revolución energética que promete décadas de autonomía sin recarga
Las nuevas baterías nucleares basadas en níquel-63 y tritio prometen décadas de energía estable para robots, sensores, misiones espaciales y dispositivos médicos
¿Necesitamos una categoría 6? Científicos advierten que los huracanes superan los límites actuales
El debate crece entre expertos que plantean ampliar la escala de huracanes e incluir una categoría 6 para reflejar riesgos de viento, lluvia e inundaciones
La inteligencia artificial dispara la crisis energética en Estados Unidos
El auge de la inteligencia artificial multiplica el consumo eléctrico en Estados Unidos y amenaza con desbordar su infraestructura energética
El James Webb revela la extraña composición del cometa interestelar 3I/ATLAS
El telescopio James Webb descubre que el cometa interestelar 3I/ATLAS tiene una coma dominada por dióxido de carbono, un hallazgo único en la astronomía moderna
El arte de decir “no”: la habilidad clave para el éxito personal y profesional
Aprender a decir “no” mejora la autoestima, reduce el estrés y ayuda a priorizar lo que importa, según líderes exitosos y la psicología científica
Por qué Texas enfrenta inundaciones cada vez más graves y qué impactos generan
Las inundaciones en Texas dejaron más de 100 muertos y exponen cómo el cambio climático y fallas humanas agravan los desastres