Visualizzare i cambiamenti nei legami che uniscono
La maggior parte delle persone ha familiarità con la fisica degli elettroni orbitali atomici e dei legami formati tra gli elettroni di valenza degli atomi, risultando in orbitali molecolari. È possibile attualmente osservare in modo sperimentale gli stati molecolari in cambiamento in molecole lineari di piccole dimensioni con la tomografia orbitale molecolare avanzata. L’applicazione di un primo campo laser infrarosso (IR) provoca l’allineamento delle molecole del campione. Un secondo forte campo laser IR costringe poi le molecole allineate a emettere luce ultravioletta sotto forma di impulsi ultracorti ad attosecondi (un attosecondo è un miliardesimo di miliardesimo di secondo). Le caratteristiche dell’emissione ad attosecondo permette la ricostruzione degli orbitali molecolari di radiazione. Gli scienziati finanziati dall’UE hanno utilizzato due schemi di rilevamento per la prima volta all’interno del progetto ATTO-DYNAMICS per indagare sui cambiamenti agli orbitali molecolari. Gli esperimenti hanno rivelato la migrazione della carica ultraveloce che avviene nel protossido di azoto in seguito a eccitazione laser. Gli scienziati hanno sviluppato un modello in grado di descrivere i due stati elettronici eccitati in modo coerente e coinvolti nell’emissione. Risultati entusiasmanti sono stati ottenuti anche da studi di emissioni all’attosecondo su molecole di esafluoruro di zolfo. Lo spettro ha dimostrato la sovrapposizione di contributi di diversi stati di valenza vicino alla soglia di ionizzazione. I ricercatori hanno spiegato i contributi relativi dei sei stati di valenza. Le analisi sostengono il presupposto che la sovrapposizione di svariati stati elettronici sia una caratteristica generale dell’emissione molecolare in numerosi stati con strutture orbitali molto differenti vicini alla soglia di ionizzazione. Infine, studi su piccoli idrocarburi hanno rivelato una limitazione nelle tecniche convenzionali di emissioni all’attosecondo. Le analisi hanno portato gli scienziati a modificare la lunghezza d’onda di guida del campo laser per la regione degli infrarossi media. Quando combinata alla nuova tecnica di mappatura completa a doppia rilevazione sviluppata, la tecnologia facilita un’estensione importante all’applicabilità della tomografia molecolare. ATTO-DYNAMICS ha spinto le frontiere delle tecniche sperimentali per chiarire i cambiamenti molecolari ad attosecondo risultanti dall’interazione di molecole con forti campi di luce. Gli strumenti sperimentali avanzati permetteranno agli scienziati di studiare le dinamiche ultraveloci, come quelle nelle reazioni chimiche. Possono attualmente visualizzare anche meglio la migrazione a cambiamento ultraveloce all’interno di un sistema e affrontare importanti questioni non risposte e fondamentali in meccanica quantistica.
Parole chiave
Attosecondo, cambiamenti molecolari, migrazione della carica, elettroni di valenza, orbitali molecolari, infrarosso
