Activar el túnel H a través del control de conformación

Área de la Ciencia:

• Química cuántica
• Física y química
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• El túnel de hidrógeno (H-tunneling) es un proceso mecánico cuántico fundamental observado en diversas disciplinas científicas.
• El control del túnel H para las transformaciones químicas específicas sigue siendo un desafío significativo en química y ciencia de materiales.

Objetivo del estudio:

• Demostrar un nuevo método para controlar activamente el túnel H utilizando radiación externa.
• Investigar el mecanismo de los cambios conformacionales inducidos por la radiación que facilitan el túnel H.

Principales métodos:

• Generación de un intermediario triplo de 2-hidroxifenilnitreno en una matriz de nitrógeno (N₂) a bajas temperaturas (10 K) mediante irradiación UV de un precursor de azido.
• Excitación vibratoria selectiva a la frecuencia 2ν(OH) para inducir cambios conformacionales de la orientación anti a sin de la fracción hidroxilo (OH).
• Análisis espectroscópico y modelado computacional para dilucidar la vía de túnel H y el paisaje energético.

Principales resultados:

• La radiación externa indujo con éxito un cambio de conformación en el 2-hidroxifenilnitreno, acercando el átomo de hidrógeno al centro del nitreno.
• Este cambio de conformación desencadenó un túnel H espontáneo desde el nitreno triple a un producto de 6-imino-2,4-ciclohexadienona individual.
• Los estudios computacionales confirmaron que el túnel H procede a través del cruce de superficies de energía potencial de triplete a singlete.

Conclusiones:

• El estudio presenta una estrategia experimental innovadora para controlar el túnel H a través de la manipulación conformacional a través de la radiación externa.
• Este trabajo abre nuevas posibilidades para dirigir las reacciones químicas y manipular las estructuras moleculares aprovechando los efectos de túnel cuántico.