Opretholdelse af vibrationssammenhæng med elektronspin

Elektronspin er en vigtig egenskab, der bestemmer processer såsom kemisk reaktivitet og levetiden for elektrontilstanden. Spin udnyttes i flere applikationer såsom selvlysende materialer, fototerapi, fotokemi, konvertering af solenergi, for hvilket inducering af en langvarig høj spin-tilstand er afgørende.

Når store molekyler absorberer lys, deres energi forsvinder. Dette sker gennem flere elektrontilstande, der er karakteriseret ved en forskel i elektronkonfigurationer og spins.

I femtokemi, vibrationssammenhæng spiller en afgørende rolle. Når man exciterer en samling af molekyler ved hjælp af en kort puls, fra ti til få hundrede femtosekunder, molekylerne svinger i fase ved deres karakteristiske vibrationsfrekvenser. På denne måde reaktionen af ​​samlingen af ​​exciterede molekyler er som for et enkelt molekyle. Vibrationssammenhæng er derfor en ideel måde at spore, hvor og hvordan den molekylære konfiguration er på et givet tidspunkt.

Overførsel af vibrationssammenhæng mellem elektroniske tilstande af molekyler er blevet rapporteret siden femtokemiens tidlige år. Imidlertid, ingen af ​​disse undersøgelser har nogensinde involveret tilstande med forskellige spins. Laboratoriet hos Majed Chergui ved EPFL i Lausanne Center for Ultrafast Science har nu for første gang rapporteret en overførsel af vibrationssammenhæng i tilfælde af et diplatinkompleks i opløsning.

Forskerne brugte deres avancerede femtosekunds transiente absorptionsopsætning til at følge trin-for-trin overførslen af ​​vibrationssammenhæng under et spin-skift mellem de to laveste elektroniske tilstande af molekylet.

Den klare og utvetydige passage mellem disse to tilstande er endnu mere bemærkelsesværdig i betragtning af, at opløsningsmidlet normalt ødelægger sammenhængen. De eksperimentelle resultater er understøttet af kvantemekaniske simuleringer, der viser vigtigheden af ​​opløsningsmidlet til at drive og modificere veje og effektiviteten af ​​energiflow i polyatomiske molekyler.

"Opløsningsmidlet er ikke kun en tilskuer inden for fotobiologi og fotokemi, men det kan i høj grad påvirke resultatet af en funktion eller reaktion. At forstå dets rolle er afgørende for vores beskrivelse af naturen og for fremtidige anvendelser, " siger Majed Chergui.