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FP7

ATTOTREND Résultat en bref

Project ID: 268284
Financé au titre de: FP7-PEOPLE
Pays: Espagne

Une dynamique ultra-rapide pour les grosses molécules

Au cours de la dernière décennie, le laser attoseconde a permis d'étudier des processus électroniques dans des atomes et des molécules simples. Des chercheurs financés par l'UE ont récemment accompli un progrès majeur dans l'étude et même le contrôle de systèmes moléculaires plus complexes.
Une dynamique ultra-rapide pour les grosses molécules
À l'échelle de l'attoseconde (1 milliardième de milliardième de seconde), les noyaux des atomes n'ont pas le temps de se déplacer. Ils sont «figés» et on peut les considérer comme «totalement» électroniques. Le laser attoseconde peut suivre en temps réel l'oscillation cohérente des paquets d'ondes électroniques associés, ainsi que le transfert ou la migration de porteurs de charges (électrons et trous).

Les chercheurs du projet ATTOTREND (Femto- and attosecond imaging of molecular multiple ionization: Time-resolved electron and nuclear dynamics using free electron lasers and ultra-short pulses), financé par l'UE, se sont intéressés aux processus d'excitation susceptibles de casser des molécules simples comme les gaz hydrogène et oxygène.

Les chercheurs ont exploré l'usage de deux impulsions laser ultraviolet identiques, afin d'avoir une vue exacte de la dynamique intrinsèque des électrons, avec une résolution temporelle de l'ordre de l'attoseconde. Ils ont pu visualiser les processus d'ionisation directe et à plusieurs photons, en faisant varier le délai entre les deux impulsions.

En outre, l'usage d'impulsions laser ultraviolet attosecondes, accordables dans le domaine de fréquence, a permis de commuter l'état électronique excité de molécules neutres. Ceci a permis de contrôler l'excitation de manière cohérente, par des voies spécifiques.

Les chercheurs ont observé une remarquable richesse et complexité de la dynamique ultra rapide, même pour des molécules simples de gaz hydrogène et oxygène. Ceci ouvre en outre des possibilités étonnantes pour faire le pont entre la physique et la chimie à l'échelle de l'attoseconde.

L'étape suivante a été d'étendre la méthode pour étudier la photo-ionisation de molécules plus grosses avec davantage d'électrons, le méthane et le tétrafluorure de carbone. Les chercheurs ont appliqué la théorie de la fonctionnelle de densité pour décrire tous les effets observés, dans un cadre théorique unifié.

La majeure partie des études attosecondes du projet ATTOTREND a concerné des molécules plutôt simples. Les chercheurs ont cependant étudié des molécules plus complexes. Ils ont ainsi suivi l'évolution de la structure électronique de la phénylalanine (un acide aminé) après l'application d'impulsions lumineuses attosecondes.

Les données recueillies représentent la première démonstration expérimentale de l'initiation de la migration de porteurs dans une molécule complexe, où la dynamique des électrons a le pas sur la vibration des noyaux.

Le laser attoseconde repousse les limites de la recherche sur les molécules intéressantes pour la biologie. Le projet ATTOTREND a ouvert de nouvelles perspectives pour la mise au point de nouvelles techniques basées sur le contrôle des courants d'électrons à l'échelle des molécules.

Informations connexes

Mots-clés

Dynamique ultra rapide, grosses molécules, attoseconde, système laser, ATTOTREND, électron, nucléaire
Numéro d'enregistrement: 182688 / Dernière mise à jour le: 2016-05-18
Domaine: Technologies industrielles