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Ricreare collisioni molecolari a bassa energia

La strumentazione odierna può catturare la dinamica ultraveloce di collisioni molecolari e reazioni chimiche. Alcuni scienziati hanno formulato nuove descrizioni matematiche di tali eventi, rilevanti per i fenomeni interstellari e i danni da radiazioni.
Ricreare collisioni molecolari a bassa energia
I progressi tecnologici in fatto di strumentazione scientifica rendono ora possibile osservare le interazioni molecolari in tempo reale. Gli impulsi laser ultrabrevi consentono l'opportunità senza precedenti di vedere il movimento di nuclei ed elettroni e la dinamica dei processi di trasferimento di carica (CT) durante le collisioni molecolari.

L'utilizzo di modelli computazionali in una modalità a risposta ciclica, insieme a tecniche di osservazione, ha consentito un maggior potere predittivo e l'esecuzione efficiente di test su ipotesi, accelerando il processo di scoperta tramite la sperimentazione mirata e lo sviluppo di teorie.

Il progetto DYNAMICOL ("Ultrafast charge transfer in ion-atom collision investigated by molecular quantum dynamics methods"), finanziato dall'UE, ha fornito le relative descrizioni teoriche. Gli scienziati hanno sviluppato tecniche di propagazione di pacchetto d'onda tramite la combinazione di metodologie quantochimiche e quantomeccaniche, per descrivere i processi fondamentali nei sistemi di collisione ione-atomo/molecola. Le tecniche sono state applicate a due sistemi di rilevanza pratica che implicano collisioni di ioni di carbonio: uno con atomi di idrogeno ed elio (pertinente ai fenomeni interstellari) e uno con base uracile di RNA (pertinente ai danni da radiazioni in sistemi biologici). I modelli erano sufficientemente semplici da presentare bassi carichi computazionali, che erano tuttavia dettagliati quando bastava a riprodurre osservazioni sperimentali.

DYNAMICOL ha combinato i dati sperimentali sulla collisione a bassa energia con simulazioni di pacchetto d'onde, al fine di raggiungere conoscenze dettagliate sulla dinamica ultraveloce dei fenomeni di CT. Si prevede che gli esiti ottenuti avranno effetti importanti in campi che spaziano dalla medicina alla chimica fino alla nanotecnologia.

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