Come si dispongono gli elettroni nello spazio di una molecola complessa come quella dell’anidride carbonica? Una prima “fotografia” è stata ottenuta dal Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano e dall’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie (Ifn-Cnr), grazie a uno studio ora pubblicato su Nature Physics. Il risultato si deve a una nuova tecnica chiamata Molecular Orbital Tomography (tomografia dell’orbitale molecolare), che si basa sull’impiego di impulsi laser estremamente intensi e di breve durata, dell’ordine dei milionesimi di miliardesimi di secondo.
Nell’immagine vi è l’orbitale molecolare più esterno della anidride carbonica. La figura mostra cioè la disposizione degli elettroni più esterni, quelli che determinano il comportamento chimico e fisico della molecola. La posizione dell’atomo di carbonio è nel centro esatto della figura, mentre i due atomi di ossigeno sono posizionati lungo l’asse verticale, rispettivamente nella metà inferiore e nella metà superiore della figura stessa.
“Tecnicamente parlando, la figura rappresenta la proiezione bidimensionale della funzione d’onda quantistica dell’elettrone che occupa l’orbitale esterno della molecola di CO2”, ha spiegato Salvatore Stagira, docente presso il Politecnico di Milano: “La funzione d’onda assume, in questo caso particolare, dei valori numerici reali, in particolare i colori che virano al blu rappresentano valori negativi, mentre quelli che virano al rosso valori positivi; il colore verde corrisponde a valori prossimi a zero. Il segno di questi valori determina alcune delle proprietà fondamentali della molecola, ma ciò che conta maggiormente è il modulo quadro della funzione d’onda che, secondo la meccanica quantistica, rappresenta la probabilità di trovare l’elettrone in un certo punto dello spazio. Quindi vi è una maggiore probabilità di trovare l’elettrone in uno dei lobi, rossi o blu che siano, in prossimità dei due atomi di ossigeno, mentre la probabilità di trovare l’elettrone vicino all’atomo di carbonio è prossima a zero”.
Riferimento: Nature Physics doi:10.1038/nphys2029
