Dímero de carbono: a medição de precisão permite obter um novo valor recorde
O novo valor afasta-se significativamente de uma medição muito notada em 2019, mas está de acordo com cálculos químicos quânticos mais antigos
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Uma equipa liderada pelo físico Roland Wester, de Innsbruck, determinou uma propriedade fundamental do dímero de carbono com uma precisão sem precedentes em laboratório. Os resultados fornecem um valor de referência de alta qualidade para futuros cálculos da estrutura eletrónica das moléculas de carbono.
O carbono é o elemento básico da vida. O dímeroC2, que consiste em dois átomos de carbono e é observado nas caudas dos cometas, por exemplo, tem sido objeto de investigação há décadas. Uma equipa dirigida por Roland Wester e Katrin Erath-Dulitz, do Instituto de Física de Iões e Física Aplicada da Universidade de Innsbruck, conseguiu agora medir uma propriedade central da molécula - a chamada afinidade eletrónica - com maior precisão do que nunca, através da medição do ião molecular C2, carregado negativamente.
A afinidade eletrónica descreve a força com que uma molécula pode ligar um eletrão adicional a si própria. Este valor é uma espécie de impressão digital molecular que revela algo fundamental sobre a estrutura eletrónica e a reatividade química do composto, sendo também uma referência importante para cálculos teóricos em química quântica. Apesar da investigação intensiva, até agora tem havido desacordo sobre a intensidade com queo C2 se liga a um eletrão.
Contradição existente resolvida
A equipa de Innsbruck utilizou o facto de os iões poderem ser aprisionados no espaço com a ajuda de campos de radiofrequência. Numa armadilha de iões deste tipo, os investigadores arrefeceram os iões até alguns graus acima do zero absoluto, fazendo-os colidir com gás hélio. Os cientistas bombardearam os iões aprisionados com luz laser e descobriram a partir de que energia luminosa o eletrão mais externo é libertado da molécula. Este valor limite - comparável ao momento em que uma bola ganha o impulso suficiente para ultrapassar uma crista - fornece diretamente a afinidade eletrónica que procuravam. "Para estas medições espectroscópicas, precisamos apenas de um laser calibrado com precisão, o que torna este método mais fiável do que outros métodos de medição indireta", afirma o primeiro autor, Sruthi Purushu Melath, do programa de doutoramento Atoms, Light and Molecules.
O novo valor medido é 26364,2 ±0,5 cm-¹, que corresponde a uma energia a partir da qual a luz começa a causar danos biológicos, como queimaduras solares ou desbotamento da cor. A incerteza de apenas meia unidade de valor torna esta medição a mais precisa do seu género até à data. O novo valor afasta-se significativamente de uma medição amplamente reconhecida de 2019, mas concorda bem com uma medição mais antiga e com cálculos de química quântica. O resultado do grupo de trabalho de Wester resolve assim, em última análise, uma contradição existente entre a experiência e a teoria.
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