In un'impresa notevole di esplorazione scientifica, i ricercatori hanno, per la prima volta, osservato l'effetto tunnel quantistico negli atomi di fluoro. Questa scoperta rivoluzionaria, annunciata quest'anno, segna un progresso significativo nella nostra comprensione della meccanica quantistica e delle sue applicazioni in chimica.
L'effetto tunnel quantistico, un fenomeno in cui le particelle possono attraversare barriere energetiche che non dovrebbero essere in grado di superare, viene tipicamente osservato in particelle più piccole come gli elettroni. Tuttavia, gli scienziati della Libera Università di Berlino, in collaborazione con colleghi in Francia, hanno ora dimostrato questo effetto negli atomi di fluoro. Questa scoperta apre nuove strade per controllare le reazioni chimiche e comprendere meglio la chimica dei composti fluorurati.
Il percorso del team è iniziato con esperimenti di ablazione laser, con l'obiettivo di studiare i metalli di transizione. Hanno notato un segnale inaspettato nei loro spettri IR, che li ha portati a ipotizzare l'esistenza di un esotico ione polifluoruro. Attraverso ulteriori esperimenti e simulazioni, hanno confermato che l'atomo di fluoro centrale nello ione polifluoruro stava effettivamente subendo l'effetto tunnel quantistico. «Siamo stati in grado di simulare l'intero anione, F, nella cavità della matrice degli atomi di neon. E abbiamo trovato un accordo tra esperimento e teoria», ha spiegato Sebastian Riedel.
Questa scoperta è particolarmente significativa perché il fluoro è l'atomo più pesante mai osservato che mostra l'effetto tunnel quantistico in un esperimento chimico. Come ha osservato Sebastian Kozuch dell'Università Ben-Gurion, Israele, «È l'atomo più pesante che sia stato visto tunnelare in una situazione chimica sperimentale». La matrice di neon che circonda la molecola gioca un ruolo cruciale, creando una pressione che induce il processo di tunnel abbassando la barriera energetica.
Le implicazioni di questa ricerca si estendono oltre la chimica fondamentale. I composti fluorurati sono ampiamente utilizzati in farmaci, batterie e altre applicazioni moderne. Tuttavia, i loro legami C-F altamente stabili pongono un rischio di inquinamento. Una comprensione più approfondita del legame del fluoro, come evidenziato da Riedel, è essenziale per affrontare queste sfide ambientali. «Dobbiamo capire come i legami del fluoro possono essere attivati», ha sottolineato.