Acido Formico Rivelato Dinamicamente Chirale da Effetti Quantistici

Una pubblicazione scientifica del gennaio 2026 sulla rivista Physical Review Letters ha ridefinito la comprensione della geometria molecolare dell'acido formico (acido metanoico, HCOOH). Per decenni, la chimica tradizionale ha descritto questa molecola come avente una struttura perfettamente planare, con tutti gli atomi giacenti su un unico piano bidimensionale. Le nuove indagini, tuttavia, dimostrano che l'acido formico è in realtà una struttura dinamica tridimensionale, che perde quasi costantemente la sua simmetria a causa di oscillazioni atomiche minime ma persistenti.

Questo fenomeno è una diretta manifestazione delle vibrazioni di punto zero, un principio fondamentale della fisica quantistica che stabilisce l'impossibilità per le particelle di raggiungere uno stato di quiete assoluta. La raccolta dei dati ad altissima precisione è avvenuta presso la sorgente di raggi X PETRA III, situata presso il centro di accelerazione DESY ad Amburgo, una delle fonti di radiazione X basate su anello di accumulazione più brillanti al mondo. I ricercatori hanno utilizzato un fascio di raggi X per innescare gli effetti fotoelettrici e di Auger, un processo che culmina nell'esplosione coulombiana della molecola.

La geometria istantanea è stata ricostruita con accuratezza misurando questi processi sequenziali in coincidenza tramite il microscopio a reazione COLTRIMS, una tecnica di imaging dello spazio dei momenti co-fondata dal Professor Dörner. I risultati chiave indicano che le lievi vibrazioni dei due atomi di idrogeno inducono nella molecola una forma chirale, ovvero non sovrapponibile alla sua immagine speculare, nella quasi totalità degli istanti temporali. Questa chiralità dinamica emerge come proprietà intrinseca, in netto contrasto con la nozione tradizionale di chiralità stabilita dalla costruzione statica di una molecola.

Il Professor Dottor Reinhard Dörner dell'Istituto di Fisica Nucleare presso l'Università Goethe di Francoforte ha guidato il gruppo di ricerca. La collaborazione scientifica ha incluso istituzioni come le Università di Kassel e Marburgo, l'Università del Nevada, l'Istituto Fritz Haber e l'Istituto Max Planck di Fisica Nucleare. La conclusione centrale del team è che la geometria nel regno quantistico debba essere concettualizzata come un evento in continua evoluzione, piuttosto che come una proprietà fissa; la forma piatta rappresenta semplicemente la media temporale di vibrazioni multidirezionali.

Questa scoperta sfida un assunto fondamentale della chimica, sollevando interrogativi su come definire la geometria di una particella soggetta a effetti quantistici incessanti. L'implicazione più ampia risiede nella comprensione di come proprietà asimmetriche cruciali, come la chiralità che è vitale in biologia, possano emergere spontaneamente da fenomeni quantistici di base. La capacità di misurare con tale dettaglio la geometria molecolare istantanea segna un progresso significativo nella fisica sperimentale, sfruttando la brillantezza dei fasci X di PETRA III.