U određenim molekulima, takozvanim fotokiselinama, proton se može osloboditi lokalno ekscitacijom svetlošću. Postoji iznenadna promena pH vrednosti u rastvoru — neka vrsta brzog prekidača koji je važan za mnoge hemijske i biološke procese. Do sada je, međutim, još uvek bilo nejasno šta se dešava u trenutku oslobađanja protona. To je upravo ono što su istraživači u Cluster of Excellence Ruhr Explores Solvation RESOLV na Univerzitetu Ruhr Bochum, Nemačka, sada mogli da posmatraju u eksperimentu koristeći novu tehnologiju.
Oni su primetili otkucaje između rastvorene supstance i rastvarača što je izazvalo mali potres, koji je trajao samo tri do pet pikosekundi, pre nego što proton počne da se odvaja. O tome izveštavaju u časopisu Chemical Sciences.
Jedna od najproučavanijih takozvanih fotokiselina je piranin, fluorescentna boja koja se koristi, na primer, u žutim markerima. „Uprkos obilju eksperimentalnih studija, proces koji je na samom početku odvajanja protona i dalje je ostao predmet kontroverzne debate“, izveštava profesorka Martina Havenit, portparol RESOLV-a. Međutim, ceo proces odvajanja se takođe dešava na vremenskoj skali od samo 90 pikosekundi. Pikosekunda odgovara milionitom delu milionitog dela sekunde.
Dok su se prethodne studije uglavnom fokusirale na promenu boje nakon pobuđivanja svetlosti, tim je po prvi put mogao da posmatra promenu rastvarača, u ovom slučaju vode, tokom ovog procesa. Ovo je postignuto uz pomoć novorazvijene tehnike, „Optical Pump THz Probe Spectroscopy“.
„Mogli smo da pratimo kako postoji oscilacija na početku, koja se zatim smiruje“, opisuje Martina Havenit. „Uzbuđujuće je videti da bi odgovor rastvarača koji promoviše transfer protona u uzbuđenom stanju mogao biti uhvaćen na delu.“
Početni ultrabrzi prenos energije u roku od manje od pikosekunde izaziva restrukturiranje molekula vode u neposrednoj blizini i otvara put za kasniju migraciju protona.
Detekciju su omogućile nove laserske laboratorije u ZEMOS istraživačkoj zgradi. Tu su svi spoljni signali smetnji, kao što su oni izazvani elektromagnetnim zračenjem, fluktuacijama temperature i vlažnosti, minimizirani. Tek tada je moguće otkriti čak i najsitnije podrhtavanje u mlazu vode sa bojom.
