Reaksi kimia ultra cepat dengan gema getar

Agar dapat melihat seorang pesulap mengubah sebuah vas bunga menjadi kelinci, kita harus duduk di paling depan.

Begitu juga, bagi perubahan kimia dalam larutan, pandangan terbaik dimiliki para penonton molekul terdekat dari kejadian. Molekul khusus tersebut memuat “cangkang larutan pertama” dan walaupun ia telah dikenal selama berpuluh tahun karena kemampuannya merasa dan menentukan nasib hampir semua reaksi kimia, masih mustahil melihatnya bereaksi. Para peneliti dari Universitas Michigan, Kevin Kubarych dan Carlos Baiz, baru saja mencapai fitur ini. Pencapaian mereka diterbitkan tanggal 25 agustus dalam Jurnal Masyarakat Kimia Amerika.

Hingga kini, mengamati cangkang pelarut bertindak sulit karena beberapa alasan. Pertama, langkah dasar dalam reaksi kimia terjadi sangat cepat. Untuk merekam reaksi kimia demikian diperlukan sebuah kamera dengan kecepatan potret dalam satuan femtodetik. Satu femtodetik setara dengan satu detik dibagi satu triliun. Satu femtodetik merupakan waktu yang diperlukan cahaya untuk menempuh setengah mikron, ukuran seekor bakteri, atau seper seratus lebar rambut manusia.

Kedua, sebuah larutan mengandung banyak molekul yang larut, namun hanya beberapa yang berada dalam cangkang larutan pertama dan berpartisipasi dalam reaksi. Dan terakhir adalah, sebagian besar penjelajah spektroskopis cairan tidak spesifik kimiawi, artinya mereka tidak dapat menemukan spesies molekul tertentu yang ingin diamati.

Singkatnya, melihat cangkang larutan pertama merespon reaksi kimia memerlukan kombinasi resolusi ultra cepat dan kemampuan memulai reaksi dan melacak respon cangkang larutan. Ternyata hal ini berhasil diperoleh oleh profesor kimia, Kubarych, dan mahasiswa pasca sarjananya, Baiz.

Terobosan kuncinya adalah dengan menyadari kalau elektron bergerak saat reaksi kimia dan kalau molekul larutan terdekat merasakan redistribusi elektron, maka frekuensi getaran mereka akan berubah. Seperti senar gitar yang terhubung dengan pegangannya dan badannya, begitu juga cangkang pelarut dan molekul reaksi terkopel dan sulit dilepas. Memegang gitar dapat membuatnya melengkung dan memanas dan secara prinsip, perubahan ini mempengaruhi frekuensi getaran senar. Itu mengapa gitar harus sering disetel ulang bila terlalu sering digunakan. Sama juga dengan pendekatan dinamika reaksi yang diperkenalkan oleh laboratorium Kubarych. Pada dasarnya mereka mendengarkan peristiwa yang sangat cepat dalam reaksi kimia dengan melihat perubahan frekuensi resonansi molekul sekitarnya.

Molekul yang ditunjukkan disini berwarna kuning adalah pengamat terdepan pada reaksi kimia ultracepat. Saat reaksi berlangsung, frekuensi getaran molekul kuning ini berubah. Dengan mendengarkan perubahan dalam frekuensi getaran ini, Kevin Kubarych dan Carlos Baiz dapat mengamati reaksi kimia yang terjadi. Warna pelangi menunjukkan bagaimana catatan molekul kuning berubah dalam merespon reaksi (Credit: Kevin Kubarych and Carlos Baiz)

“Level detil informasi pada lingkungan yang kompleks dalam perubahan kimia tergolong unik,” kata Kubarych, dan menjanjikan pandangan pada pemahaman kita tentang reaksi transfer muatan buatan maupun alami – proses yang sangat penting dalam konteks mulai dari pernapasan sel hingga pembangkit listrik tenaga matahari.”

Penelitian ini didukung oleh Yayasan Sains Nasional dan Sekolah Pasca Sarjana Rackham Universitas Michigan.

Sumber:

http://www.faktailmiah.com/2010/09/12/reaksi-kimia-ultra-cepat-dengan-gema-getar.html