Ketika tereksitasi dari keadaan dasarnya (abu-abu) ke Status 3Q0 (biru), CH3I dengan cepat menemukan pilihan. 1/4 dari molekul CH3I menyeberang ke keadaan 1Q1 (merah muda), yang berdisosiasi menjadi radikal metil (CH3-) ditambah keadaan dasar atom Iodium (-I), 3/4 sisanya tetap dalam keadaan 3Q0, yang menghasilkan CH3- ditambah -I*, yaitu Iodium dalam keadaan tereksitasi. Walaupun hasilnya sudah diketahui dengan baik, percobaan pada skala waktu ultracepat dari keputusan molekuler diperlukan untuk mengungkap rincian dinamikanya (atas jasa baik Kristina Chang).
Ini adalah sebuah lagi artikel termutakhir yang akan sangat menarik bagi para pembelajar sains, berupa kemajuan dalam pengembangan sebuah spektroskop cepat berteknologi paling baru yang digunakan untuk mengungkap rahasia dinamika kimia biomolekul, yang saya yakin belum bisa ditemukan dalam buku teks mana pun.
Yang paling menarik adalah bagaimana Johanna Miller, penulis artikel yang kontennya saya jadikan acuan untuk menulis artikel ini, menggambarkan biomolekul itu sebagai makhluk hidup yang bisa mengambil keputusan dalam waktu yang sangat singkat.
Kapankah Sebuah Molekul Mengambil Keputusan?
Pengukuran-pengukuran dengan laser yang lebih cepat sedang membuka rahasia dinamika kimia yang telah lama dicari. Ketika sebuah molekul mencapai sebuah titik dalam ruang konfigurasinya di mana energi-energi dari 2 keadaan kuantum bersilangan, molekul itu memiliki pilihan: melanjutkan 1 keadaan, atau menyeberang ke keadaan yang lain.
Memahami apa yang terjadi di persimpangan itu, yang dikenal sebagai persimpangan kerucut (conical intersection), telah menjadi tantangan lama dalam fisika kimia.
Dalam beberapa sistem molekuler, sebagian besar molekul mepikolakukan peralihan, sedangkan sebagian besar molekul lagi tidak. Tidak ada cara yang bisa diandalkan untuk memprediksi sistem yang mana yang berlaku.
Masalahnya adalah bahwa semua itu terjadi demikian cepat. Elektron-elektron dan nuklei sama-sama tersusun ulang dengan cepat di persimpangan kerucut itu. Gerakan elektron-elektron dan nuklei itu menjadi sangat bersejolian (coupled), dan aproksimasi Born-Oppenheimer, prinsip bahwa derajat kebebasan nuklir dan elektronik bisa diperlakukan secara terpisah, tidak bisa diaplikasikan.
Itu karena aproksimasi Born-Oppenheimer merupakan fondasi dari hampir semua kalkulasi kimia kuantum konvensional, dan para ahli teori hanya memiliki sedikit alat untuk menguraikan tentang dinamika di persimpangan kerucut itu.
Kajian-kajian eksperimental pada skala-skala waktu yang demikian cepat itu tidak jauh lebih mudah. Sekarang, Kristina Chang dari Universitas Kalifornia, Berkeley, 2 penasihatnya, Daniel Neumark dan Stephen Leone, dan rekan-rekan mereka telah mengembangkan sebuah sistem laser ultracepat yang bisa secara langsung mengamati molekul yang melewati persimpangan kerucut.
Dalam sebuah eksperimen pada prototipe molekul metil iodida (CH3I, lihat foto judul beserta keterangannya) yang dipelajari secara luas, mereka mengukur skala waktu yang dipilih oleh molekul. Hasil eksperimen itu sangat sesuai dengan apa yang diprediksi oleh para ahli teori untuk sistem itu 2 tahun yang lalu, sebuah tanda yang menjanjikan bahwa para ahli teori dan peneliti sama-sama sedang dalam perjalanan untuk memahami keputusan-keputusan molekuler.