Il trasferimento di carica ed elettroni indotto da radiazione, riveste una grande importanza in natura poiché governa la fotosintesi nelle piante e nei batteri e guida i processi elementari al confine tra effetti quantistici e dinamica molecolare. La combinazione di spettroscopie di sincrotrone, esperimenti ultraveloci XUV pump- IR probe e calcoli di chimica quantistica many-body ha consentito di studiare in dettaglio i primi step dei processi di trasferimento di carica indotti da ionizzazione istantanea nelle nitroaniline, un prototipo delle molecole donatore-π-accettore.
I risultati teorici e sperimentali pubblicati su Nature Chemistry hanno mostrato che nella molecola prototipo della nitroanilina il trasferimento di carica dall’orbitale lone-pair del gruppo NH₂ al legame C-N avviene in 10fs ed è guidato dalla planarizzazione del medesimo gruppo NH₂. La dinamica del processo è guidata dal moto accoppiato di elettroni e nuclei generato da un impulso ultra breve della durata di qualche attosecondo nel catione molecolare, in cui le cariche elettroniche si redistribuiscono a secondo dei riarrangiamenti nucleari.
Oltre che contribuire a una migliore comprensione dei concetti qualitativi utilizzati per predire la migrazione di carica in molecole organiche, questo lavoro offre una prospettiva per l’ingegnerizzazione delle proprietà chimiche e strutturali di queste molecole per controllare e ottimizzare il trasferimento di carica.
Le implicazioni sono estremamente rilevanti e vanno dalla fotosintesi in piante e batteri, alla risposta di dispositivi fotovoltaici e al trasporto elettronico in dispositivi a singola-molecola.