Hvordan molekyler interagerer med et laserfelt

Når molekyler interagerer med det lasers oscillerende felt, en øjeblikkelig, tidsafhængig dipol induceres. Denne meget generelle effekt ligger til grund for forskellige fysiske fænomener, såsom optisk pincet, som Arthur Ashkin modtog Nobelprisen i fysik i 2018, samt den rumlige tilpasning af molekyler ved et laserfelt. Nu rapporterer forskere fra Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy (MBI) om et eksperiment i Journal of Physical Chemistry Letters , hvor afhængigheden af ​​den drevne dipolrespons af elektronens bundne tilstand i et methyliodmolekyle afsløres.

Det rapporterede arbejde repræsenterer det første attosekund forbigående absorptionsspektroskopi (ATAS) eksperiment på et polyatomisk molekyle. I et ATAS -eksperiment, absorptionen af ​​fotoner i det ekstreme ultraviolette (XUV) spektrale område (tilvejebragt i form af en isoleret attosekundspuls eller et attosekundpulstog) undersøges i nærvær af et intensivt infrarødt laserfelt, hvis relative fase med hensyn til XUV -strålingen styres. Ved at udføre et sådant forsøg på molekyler, MBI -forskerne kunne få adgang til et spektralregime, hvor overgange fra atomkernerne til valensskallen kan sammenlignes med overgange fra kernerne til Rydbergskallen. "Oprindeligt lidt overraskende, vi fandt ud af, at det infrarøde felt påvirker de svage kerne-til-Rydberg-overgange meget stærkere end kerne-til-valensovergange, som dominerer XUV -absorptionen, "siger MBI -videnskabsmand Lorenz Drescher. Det offentliggjorte papir er en del af hans ph.d. -arbejde på MBI.

Ledsagende teorisimuleringer afslørede, at Rydberg-staterne dominerer den laserklædte XUV-absorption på grund af deres høje polariserbarhed. Vigtigere, det rapporterede eksperiment giver et indblik i fremtiden. "Ved at indstille XUV -spektret til forskellige absorptionskanter, vores teknik kan kortlægge molekylær dynamik fra det lokale perspektiv af forskellige intra-molekylære reporteratomer, "forklarer MBI -forskeren Dr. Jochen Mikosch." Med fremkomsten af ​​attosecond XUV -lyskilder i vandvinduet, ATAS af lysinducerede koblinger i molekyler forventes at blive et redskab til at studere ultrahurtige fænomener i organiske molekyler, tilføjer han. I dette bølgelængderegime, overgange fra kerneorbitaler i nitrogen, kulstof- og iltatomer er lokaliseret. MBI er i front med at udvikle sådanne lyskilder, som vil give forskerne mulighed for at studere livets byggesten.