Chimica di fase condensata

Una sfida fondamentale nella chimica in fase condensata è comprendere l’interazione dinamica tra struttura elettronica (livelli di energia, distribuzioni di carica, legame, spin) e struttura molecolare (disposizione atomica, distanze di legame, coordinazione ecc.). Lo” stato di transizione ” intermedio tra reagente e specie di prodotto è di importanza critica poiché i sottili cambiamenti conformazionali e la formazione/dissoluzione del legame chimico in questo regime determinano in ultima analisi quali vie reattive sono favorite.

L’obiettivo centrale di questo programma di ricerca è quello di applicare i raggi X ultraveloci per sviluppare nuove conoscenze sulle dinamiche molecolari in fase condensata. Le misurazioni risolte nel tempo di XANES (struttura di assorbimento dei raggi X vicino al bordo) possono fornire informazioni dettagliate sulla dinamica della struttura di carica di valenza, mentre EXAFS dipendente dal tempo (struttura fine di assorbimento dei raggi X estesa) fornisce informazioni sui cambiamenti nella struttura atomica locale. Le misurazioni a raggi X sulla scala temporale di un periodo vibrazionale forniscono nuove importanti informazioni sulle reazioni chimiche in fase di soluzione, tra cui: cambiamenti conformazionali, formazione / dissoluzione dei legami, trasferimento di carica, cambiamenti nello stato di ossidazione ecc.

Tre aree di interesse attuale sono (1) complessi di metalli di transizione solvatati che presentano un forte accoppiamento tra struttura molecolare e proprietà elettroniche derivanti dal campo del ligando, (2) piccole molecole di alogeni che presentano una reattività in fase di soluzione nettamente diversa da quella nella fase gassosa e (3) dinamiche strutturali in acqua liquida sotto eccitazione vibrazionale diretta. In futuro speriamo di estendere questo approccio ai cristalli molecolari che presentano nuovi effetti cooperativi.