Absorption av ljusenergi av stora molekyler är det som driver naturen:fotosyntes, syn, syntesen av D -vitamin och många andra kritiska processer använder ljusenergi för att utföra sina funktioner.

Absorption av ljus kan också ha negativa effekter:överexponering för solljus skadar DNA och kan orsaka melanom. Naturen har utvecklat sätt att kringgå sådana effekter. Till exempel, skydda huden uppnås genom att effektivt transportera energin som absorberas av DNA tillbaka till dess ursprungliga (eller mark) tillstånd, där det var före absorption av ljus.

Denna process av energiflöde, sker inom ultrakorta tidsskalor på tiotals till hundratals femtosekunder (1 fsek =10 ^-15 sekunder), är universell för alla polyatomiska molekyler. Därför, att identifiera energiflödets vägar är avgörande inte bara för att förstå naturen, men också för ett stort antal applikationer.

Energiflödet fortsätter genom trattar som kallas "koniska korsningar". Dessa är punkter i molekylens energilandskap där olika elektroniska energinivåer korsas. Begreppet koniska korsningar används universellt för att förklara energiflöde i polyatomiska molekyler. Än, de har aldrig observerats! Olika strategier föreslogs för att upptäcka dem, men för närvarande, ingen verkar experimentellt genomförbar.

Ett team av forskare från labbet av Majed Chergui vid EPFL inom Lausanne Center for Ultrafast Science, labbet av Albert Stolow (University of Ottawa), och Michael Schuurmans laboratorium (NRC-Ottawa) har nu tagit fram ett entydigt tillvägagångssätt för att upptäcka koniska skärningspunkter i polyatomiska molekyler. Tillvägagångssättet använder tidsupplöst röntgenspektroskopi (pionjär av gruppen Majed Chergui) som kan upptäcka elektroniska strukturförändringar med elementselektivitet, när energin flyter genom den koniska skärningen.

Forskarna genomförde datasimuleringar av energiflöde över etylenmolekylen, en modell för en bred klass av molekyler av biologiskt intresse. Simuleringarna avslöjade ett tydligt och otvetydigt fingeravtryck av passagen genom de koniska korsningarna genom en laddningsändring vid kolatomerna.

"Att identifiera koniska korsningar är något fotobiologer och fotokemister länge har drömt om och det öppnar nya insikter för spännande framtida utvecklingar", säger Majed Chergui.