Den banbrytande upptäckten, gjord av forskare vid University of California, Berkeley, låser upp dörren till att utveckla nya sätt att kontrollera kemiska reaktioner med ljus.
"Detta är den första direkta titten på hur ljus kopplas ihop med en kemisk reaktion", sa seniorförfattaren Daniel Neumark i ett pressmeddelande. "Denna nivå av kontroll över kemiska reaktioner med ljus kommer att öppna upp nya möjligheter för kemisk syntes och nya riktningar inom solenergidesign och katalys."
Forskarna undersökte en kemisk reaktion som kallas Norrish Type II-fragmentering, där en molekyl absorberar ljus och sedan bryts isär. Denna reaktion är viktig inom många områden, inklusive atmosfärisk kemi och organisk syntes.
För att observera denna reaktion i realtid använde forskarna en teknik som kallas ultrasnabb fotoelektronspektroskopi. Denna teknik använder en laser för att excitera elektroner i en molekyl och mäter sedan hur lång tid det tar för elektronerna att fly från molekylen. Genom att mäta tidsfördröjningen mellan laserpulsen och emissionen av elektroner kunde forskarna spåra hur den kemiska reaktionen fortskrider.
Forskarna fann att reaktionen börjar med att molekylen absorberar en foton av ljus, vilket exciterar en elektron till en högre energinivå. Denna exciterade elektron rör sig sedan runt molekylen, vilket gör att bindningarna mellan atomerna försvagas och så småningom bryts.
Teamet säger att resultaten av deras studie kan leda till utvecklingen av nya sätt att kontrollera kemiska reaktioner med ljus. Detta kan ha ett brett spektrum av tillämpningar, från att utveckla nya läkemedel och material till att förbättra effektiviteten av solenergiomvandling.
Studien publiceras i tidskriften Nature Chemistry.
