Расширение возможностей аттосекундной спектроскопии

  • Пользователь Алексей Коровин опубликовал
  • 6 января 2023 г., 11:27:17 MSK
  • 0 комментариев
  • 40 просмотров
Ученые показали, что мощный метод спектроскопии переходного поглощения может раскрыть сверхбыстрое движение электронов и ядер в молекуле в режиме реального времени и с атомным пространственным разрешением.

За последние несколько десятилетий был достигнут впечатляющий прогресс в лазерных технологиях, которые привели к значительным достижениям в атомной и молекулярной физике. Разработка ультракоротких лазерных импульсов теперь позволяет ученым изучать чрезвычайно быстрые явления, такие как перенос заряда в молекулах и элементарные стадии химических реакций. Но помимо этого, наша способность наблюдать такие процессы в аттосекундном масштабе (одна квинтиллионная секунды) означает, что также возможно управлять и исследовать динамику отдельных электронов в их естественных временных рамках.

Одной из новых сверхбыстрых технологий является аттосекундная спектроскопия переходного поглощения (ATAS), которая позволяет отслеживать движение электронов в определенном участке молекулы. Это особенно привлекательная особенность ATAS, поскольку она позволяет отслеживать эволюцию молекулярной системы с пространственным разрешением в атомном масштабе.

Современные лазеры могут продвинуть химию в неизведанные области взаимодействия света и материи, где роль теории в интерпретации результатов измерений ATAS будет более важной, чем когда-либо прежде. Но до сих пор теория, лежащая в основе ATAS, была разработана только для атомов или молекул либо в отсутствие ядерного движения, либо в отсутствие электронной когерентности.

Теперь команда физиков из Лаборатории теоретической физической химии EPFL (LCPT) распространила теорию ATAS на молекулы, включая полный отчет о коррелированной электронно-ядерной динамике.

Работа, выполненная в сотрудничестве с Александром Кулеффом из Гейдельбергского университета, опубликована в Письма с физическим обзором.

"Мы представляем простое квазианалитическое выражение для поперечного сечения поглощения молекул, которое учитывает движение ядер и неадиабатическую динамику и составлено из физически интуитивных терминов", - говорит Николай Голубев, постдок LCPT и ведущий автор исследования.

Расширяя теорию ATAS, ученые также показывают, что этот метод спектроскопии обладает достаточным разрешением, чтобы "увидеть" последующую декогеренцию движения электронов, вызванную ядерной перестройкой молекулы.

Применяя теорию на практике, команда протестировала многоатомную молекулу пропиоловой кислоты в качестве примера. "Моделирование рентгеновского ATAS пропиоловой кислоты стало возможным благодаря сочетанию высокоуровневых с начала методы электронной структуры с эффективной полуклассической ядерной динамикой", - говорит Иржи Ваничек, руководитель LCPT. Расширяя наши знания о коррелированном движении электронов и ядер в молекулах, выводы исследователей LCPT могли бы также помочь нашему пониманию различных других явлений "аттохимии".

Комментарии

0 комментариев