Visualización de cambios en los vínculos que enlazan
La mayoría de la gente está familiarizada con la física de los orbitales electrónicos atómicos y los vínculos que se forman entre los electrones de valencia de los átomos, que dan lugar a orbitales moleculares. Ahora se pueden observar experimentalmente los estados moleculares cambiantes en moléculas lineales pequeñas gracias a la tomografía orbital molecular avanzada. La aplicación de un primer campo láser infrarrojo (IR) hace que las moléculas de las muestras se alineen. A continuación, un segundo láser IR intenso hace que las moléculas alineadas irradien luz ultravioleta extrema en forma de pulsos ultrabreves de attosegundos (un attosegundo es la milmillonésima de milmillonésima de un segundo). Las características de esta emisión en attosegundos permite la reconstrucción de los orbitales moleculares que irradian. Un grupo de científicos financiado por la Unión Europea utilizó dos formas de detección juntas por primera vez dentro del proyecto ATTO-DYNAMICS para investigar los cambios en los orbitales moleculares. Los experimentos realizados revelaron la migración de carga ultrarrápida que se produce en el óxido de nitrógeno tras la excitación por láser. Los científicos desarrollaron un modelo capaz de describir los dos estados electrónicos excitados coherentemente e implicados en la emisión. También se obtuvieron resultados fascinantes en estudios de la emisión en attosegundos de las moléculas de hexafluoruro de azufre. El espectro mostró aportaciones superpuestas de varios estados de valencia próximos al umbral de ionización. Los investigadores explicaron las contribuciones relativas de los seis estados de valencia. Los análisis apoyan la asunción de que la superposición de varios estados electrónicos es una característica general de la emisión molecular cuando hay varios estados con orbitales con estructuras muy distintas próximos a umbrales de ionización. Finalmente, los estudios de pequeños hidrocarburos desvelaron una limitación de las técnicas de emisión en attosegundos convencionales. Los análisis permitieron a los científicos modificar la longitud de onda impulsora del campo láser hacia la región del infrarrojo medio. Esta tecnología, combinada con la nueva técnica de representación completa con doble detección, facilita una ampliación importante de la aplicabilidad de la tomografía molecular. ATTO-DYNAMICS ha ampliado las fronteras de las técnicas experimentales para resolver los cambios moleculares en attosegundos derivados de la interacción de moléculas con campos de luz intensos. Sus herramientas experimentales avanzadas permitirán el estudio de dinámicas ultrarrápidas como las propias de las reacciones químicas. Ahora se puede visualizar todavía mejor la migración de carga ultra rápida dentro de un sistema y abordar preguntas pendientes de respuesta y fundamentales de la mecánica cuántica.
Palabras clave
Attosegundo, cambios moleculares, migración de carga, electrones de valencia, orbitales moleculares, infrarrojo
