Elétrons na faixa rápida

As simulações computorizadas complexas, têm permitido pela primeira vez que os cientistas examinem em detalhe os processos que ajudam a assegurar a estabilidade do ADN quando expor à luz UV.

Os resultados, conseguidos primeiramente com relação ao componente 9H-adenine do ADN, foram publicados no jornal da sociedade de produto químico americano (JACS). Além disso, no reconhecimento do de alta qualidade do trabalho, foram afixados igualmente na secção em linha recentemente estabelecida JACS da publicação seleta. Os resultados do projecto, que foi apoiado pelo fundo austríaco FWF da ciência, mostram esse uns ultrafast, formulários do processo do pas-de-deux uma base para o photostability do ADN.

As raias UV apenas não se bronzeam nossa pele - podem igualmente “roubar” os átomos de seus elétrons, destruindo desse modo compostos orgânicos. A fim neutralizar estes efeitos destrutivos, a adenina componente do ADN usa um processo ultrafast que dure para menos de um trilhonésimo de um segundo (um picosegundo). A luz UV causa a excitação dos elétrons na adenina, que faz com por sua vez que os elétrons inicialmente alcancem um estado de energia mais alta. Retornam então a seu estado original - este acontece na velocidade excitante no caso da adenina. Durante este processo, a energia de excitação potencial prejudicial é convertida na energia vibracional inofensiva dentro do esqueleto molecular. Isto protege o ADN contra dano. Quando os cientistas estavam previamente cientes deste processo, não tinham podido simulá-lo devido à complexidade extrema envolvida e tinham sido conseqüentemente incapazes de estudá-la em detalhe - até aqui.

SIMULANDO UMA TRANSIÇÃO

O uso inovativo de um método computacional visado simulando a dinâmica de estados de quantum permitiu a equipe Viena-baseada de fazer indicações exactas sobre os mecanismos em que o photostability da adenina é baseado. O prof. Hans Lischka, que junto com o prof. Mario Barbatti está conduzindo a equipe no instituto da química teórica da universidade de Viena explica: “Devido ao tamanho da molécula, dos tempos relativamente longos da simulação, e da complexidade dos espectros eletrônicos, este projecto era um desafio formidável. E tomar neste desafio pagou fora de”.

A equipe de Lischka calculou em detalhe a transição entre os estados de energia individuais dos elétrons acoplados com o movimento dos núcleos atômicos. Os dados iniciais mostram que esta transição não é uniforme, mas um pouco um processo compo de duas etapas. O primeiro destes é “ultrashort” e dura para somente 22 femtosegundos (22 quadrillionths de um segundo). Durante esta primeira etapa, os elétrons deixam cair de um estado de alta energia (S3) a um estado mais baixo (S1). A segunda etapa dura ao redor 20 vezes mais por muito tempo do que primeira, ou metade um do picosegundo. Após esta etapa, os elétrons da adenina terão retornado a seu estado original da baixo-energia (S0) - na velocidade inimaginável.

MOVIMENTO DOS ELÉTRONS E DE NÚCLEOS ATÔMICOS

Comentando nos resultados, a sociedade de produto químico americano altamente considerada destacou um número de pontos no projecto, incluindo o número de trajectos nucleares calculados por Lischka e por sua equipe. Durante seu trabalho, a equipe simulou não apenas um ou dois, mas 60 destes trajectos, que são referidos igualmente como trajectórias. Simulação esta muitas trajectórias, permitidas a equipe para estabelecer estatísticas para cada processo responsável para o photostability da adenina. Lischka e Barbatti em sua aproximação: “Usando uma multidão de trajectórias, nós podíamos tirar conclusões estatísticas. Por exemplo, nós encontramos que em 98 por cento ou em praticamente todas as trajectórias que nós calculamos, o estado S1 fomos alcançados 60 femtosegundos após a exposição à luz UV”. O método da simulação computorizada usado por Lischka e por Barbatti neste contexto específico guardara muito potencial para uma pesquisa mais adicional sobre processos fotoquímicos ultrafast em moléculas polyatomic. Durante o projecto actual, o potencial deste método excepcionalmente tempo-intensivo foi utilizado completamente, agradecimentos ao apoio que o trabalho de Lischka recebeu do fundo austríaco FWF da ciência. As introspecções resultantes e a inclusão da publicação de Lischka e de Barbatti na coleção em linha seleta de JACS de revelações inovativas demonstram claramente que Lischka dominou seu “desafio formidável”.