Koffein giver spor til ultra-forbigående migration med positive ladninger

Koffein holder fysikere vågne om natten. Især dem, der er bekymrede for elektronernes evne til at absorbere energi. I en ny undersøgelse offentliggjort i EPJ B , et fransk-japansk team af fysikere har brugt koffeinmolekylet som en legeplads til at teste effekten af ​​ioniserende stråling på dets elektroner, når de nærmer sig ophidsede tilstande. Deres model tegner sig for ioniseringsfænomenet i elektroner, som er i et stedsspecifikt, lokaliseret bane i koffeinmolekylet. Elektron excitation forlader døren åben for positiv ladningsprogression langs en molekylær rygrad. Thomas Niehaus fra Claude Bernard Lyon 1 University, Frankrig, og kolleger har nu udviklet en metode til at kvantificere denne positive ladningsmigration i overensstemmelse med den ultrakorte laserimpuls. Den observerede ladningsbevægelse sker på en attosekund tidsskala ladningsomlægninger drevet af atombevægelse.

I dette studie, forfatterne er afhængige af tidsafhængig densitetsteori, som typisk bruges som et computerbaseret karakteriseringsværktøj til at bestemme bredden af ​​bølgelængden, hvor et molekyle absorberer stråling. Det bruges også til at undersøge elektrisk ladningsoverførsel i fotovoltaiske og energiomdannelsesmaterialer. Endelig, den kan bruges til realtidsobservation af elektrisk bærerdynamik i faste stoffer.

Siden fremkomsten af ​​ultrakorte laserkilder-der opererer inden for området inden for attosekunder-kan denne teori nu testes eksperimentelt. Dette skyldes, at den tidsskala, hvori energiabsorbering af elektroner finder sted, nu vedvarer længe nok til at kunne observeres i forsøg. Kemiske reaktioner, der forekommer på bestemte steder i koffeinmolekylet, er vanskelige at realisere med længere laserpulser, fordi varmen hurtigt ødelægger al stedspecifik information, der er præget af laserpulsen.

Forfatterne finder, at den observerede dynamik for positive ladninger ved siden af ​​rygraden i koffeinmolekylet afhænger af tidspunktet for laserpulsen. Hvad er mere, dynamikken i de positive ladningers migration styres af, at de er indbyrdes forbundne og af det komplekse samspil mellem flere ioniseringskanaler.