Laserdrevet elektronerindring husker molekylær orbitalstruktur

Forskere fra Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy (MBI) i Berlin kombinerede state-of-the-art eksperimenter og numeriske simuleringer for at teste en grundlæggende antagelse, der ligger til grund for stærkfeltfysik. Deres resultater forfiner vores forståelse af stærke feltprocesser såsom høj harmonisk generation (HHG) og laserinduceret elektrondiffraktion (LIED).

Forskere fra Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy (MBI) i Berlin kombinerede state-of-the-art eksperimenter og numeriske simuleringer for at teste en grundlæggende antagelse, der ligger til grund for stærkfeltfysik. Deres resultater forfiner vores forståelse af stærke feltprocesser såsom høj harmonisk generering (HHG) og laserinduceret elektrondiffraktion (LIED).

Stærke infrarøde laserimpulser kan udtrække en elektron fra et molekyle (ionisering), accelerere den væk i det frie rum, vend det derefter om (udbredelse), og til sidst kolliderer det med molekylet (rekollision). Dette er den meget udbredte tretrinsmodel af stærkfeltfysik. I erindringstrinnet, elektronen kan, for eksempel, rekombinere med moderionen, giver anledning til høj harmonisk generering, eller spredes elastisk, hvilket giver anledning til laserinduceret elektrondiffraktion.

En af de almindeligt anvendte antagelser, der ligger til grund for attosekundfysikken, er, at i forplantningstrinnet, den oprindelige struktur af den ioniserede elektron "vaskes ud", dermed miste informationen om den oprindelige orbital. Indtil nu, denne antagelse blev ikke eksperimentelt verificeret i molekylære systemer.

En kombineret eksperimentel og teoretisk undersøgelse ved Max Born Institute Berlin undersøgte den stærke feltdrevne elektronindkendelsesdynamik i 1, 3-trans-butadienmolekyle. I dette molekyle, interaktionen med det stærke laserfelt fører hovedsageligt til ionisering af to yderste elektroner, der udviser ganske forskellige tætheder. De state-of-the-art eksperimenter og simuleringer tillod derefter forskerne at måle og beregne sandsynligheden for stor vinkel rescattering for hver elektron separat. Disse sandsynligheder viste sig at være ret forskellige både i målingerne og i simuleringerne. Disse observationer viser tydeligt, at de tilbagevendende elektroner bevarer strukturel information om deres oprindelige molekylære orbital.

Undersøgelsen er offentliggjort i Videnskab fremskridt .