Visualiser les changements dans les liaisons
La physique des orbitales atomiques des électrons est bien connue, ainsi que les liaisons formées entre les électrons de valence des atomes, entraînant des orbitales moléculaires. Grâce à la technologie de pointe de tomographie d'orbitales moléculaires, il est possible d'observer expérimentalement des changements d'état moléculaire dans les petites molécules linéaires. L'application d'un premier champ laser infrarouge (IR) permet d'aligner les molécules de l'échantillon. Un second champ laser IR provoque l'irradiation de la lumière UVX (UV extrême) par les molécules alignées sous la forme d'impulsions attosecondes ultra brèves (une attoseconde est le milliardième de milliardième d'une seconde). Les caractéristiques d'une émission d'attoseconde permet la reconstruction des orbitales moléculaires rayonnantes. Les scientifiques du projet ATTO-DYNAMICS, financé par l'UE, ont associé pour la première fois deux méthodes de détection afin d'étudier les changements dans les orbitales moléculaires. Les expériences ont démontré la migration de charges ultra rapide dans l'oxyde nitreux après une excitation laser. Les scientifiques ont conçu un modèle capable de décrire les deux états électroniques excités de manière cohérente et impliqués dans l'émission. Les études d'émissions attosecondes pour des molécules d'hexafluorure de soufre ont produit des résultats très intéressants. Le spectre démontré a présenté des contributions superposées de plusieurs états de valence proches du seuil d'ionisation. Les chercheurs ont expliqué les contributions relatives des six états de valence. Ces analyses confortent l'hypothèse que la superposition de plusieurs états électroniques est une caractéristique générale de l'émission moléculaire, si les nombreux états aux structures orbitales très différentes sont proches du seuil d'ionisation. Enfin, l'étude de petits hydrocarbures a révélé une limitation des techniques classiques utilisant les techniques d'émissions attosecondes. Les analyses ont conduit les scientifiques à modifier la longueur d'onde de commande du laser vers les infrarouges moyens. L'association de cette méthode avec la nouvelle technique à double détection soutient une extension importante de l'usage de la tomographie moléculaire. ATTO-DYNAMICS a repoussé les limites des techniques expérimentales pour résoudre les changements moléculaires attosecondes résultant de l'interaction des molécules aux champs de lumière intense. Les outils expérimentaux de pointe permettront aux scientifiques d'étudier la dynamique ultra rapide, comme celles des réactions chimiques. Ils pourront ainsi visualiser encore mieux des migrations de charges ultra rapides, et étudier des questions fondamentales de la mécanique quantique.
Mots‑clés
Attoseconde, changements moléculaires, migration de charge, électrons de valence, orbitales moléculaires, infrarouge
