La auto-imagen de una molécula por sus propios electrones
Mapear el movimiento atómico durante una vibración molecular
Uno de los objetivos de larga data de las investigaciones sobre la dinámica de las moléculas inducidas por la luz es observar los cambios dependientes del tiempo en la estructura de las moléculas, que resultan de la absorción de la luz, de la manera más directa e inequívoca posible.
Diferencia entre la sección transversal de dispersión de electrones medida (a) y calculada (b) en R = 3,68 Å (correspondiente al punto de giro exterior del movimiento vibratorio) y R = 2,78 Å (correspondiente al punto de giro interior del movimiento vibratorio) para el caso de un paquete de ondas vibratorias I2 creado por foto-excitación del estado B usando un láser visible con una longitud de onda de 555 nm. La diferencia en las secciones transversales de dispersión se muestra en función de la energía cinética del electrón que regresa y del ángulo en el que se dispersa el electrón. Particularmente cerca de un ángulo de resaturación de 180 grados (es decir, para los electrones que regresan) se observa una gran diferencia entre la sección transversal de dispersión en la geometría correspondiente al punto de giro interno y externo de la vibración. En otras palabras, los cambios dependientes del tiempo en la distancia internuclear son reconocibles en los cambios dependientes del tiempo de las secciones transversales de dispersión de los electrones medidos.
MBI
Con este fin, los investigadores han desarrollado y aplicado una gran cantidad de enfoques. Entre estos enfoques son especialmente prometedores varios métodos desarrollados en los últimos años que se basan en la difracción (de luz o de electrones) como medio de codificar los espacios internucleares entre los átomos que juntos forman la molécula.
En un documento reciente, los investigadores del MBI dirigidos por el Dr. Arnaud Rouzée han demostrado que se pueden registrar películas de alta resolución de la dinámica molecular utilizando electrones expulsados de la molécula por un intenso campo de láser. Después de una fuerte ionización del campo, los electrones que se liberan son generalmente acelerados lejos de la molécula bajo la influencia del campo eléctrico del láser. Sin embargo, debido a la naturaleza oscilante de este campo, una fracción de los electrones son conducidos de vuelta a su ión molecular padre. Esto prepara el terreno para el llamado proceso de re-colisión, en el que el electrón puede ser reabsorbido en la molécula (y donde la energía absorbida se libera en forma de fotones de alta energía) o se dispersa fuera del ión molecular. Dependiendo de la energía cinética del electrón, puede quedar atrapado transitoriamente dentro de una barrera de potencial centrífugo. Este es un proceso bien conocido en la dispersión de los electrones y en los experimentos de ionización de fotón único, y se denomina resonancia de forma. La clave de la aparición de una resonancia de forma es un gran aumento de la sección transversal de la dispersión. Como su nombre indica, la energía cinética para la que se produce la resonancia de forma es muy sensible a la forma del potencial molecular y, por consiguiente, a la estructura molecular. Por lo tanto, las resonancias de forma pueden utilizarse para hacer una película de una molécula que está siendo sometida a un reordenamiento nuclear ultrarrápido.
Para demostrar este efecto, el equipo del MBI grabó una película de la dinámica vibratoria ultrarrápida de las moléculas de I2 foto-excitadas. Un primer pulso de láser, con una longitud de onda en la parte visible del espectro de longitudes de onda, se utilizó para preparar un paquete de ondas vibratorias en el estado B electrónico de la molécula. A este pulso de láser le siguió un segundo pulso de láser muy intenso y con retardo de tiempo, con una longitud de onda en la parte infrarroja del espectro de longitudes de onda. Las distribuciones del momento de los electrones después de una fuerte ionización del campo por el segundo pulso de láser se registraron en varios retardos de tiempo entre los dos pulsos, correspondientes a diferentes distancias de enlace entre los dos átomos de yodo. Se observó una fuerte variación de la sección transversal de reagrupación de electrones impulsada por el láser con retraso, que podría asignarse inequívocamente a un cambio de la posición de la energía de resonancia de forma (véase la Fig. 1) inducido por el movimiento del paquete de ondas vibratorias. Como tal, este trabajo introduce nuevas oportunidades para investigar la dinámica molecular fotoinducida con una alta resolución temporal y espacial.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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