Förekomsten av strålningsfält med hög energi i universum ger olika superexciterade molekyler, som spelar en viktig roll som en reaktionsmellanprodukt.

Att förstå fragmenteringsprocesserna för överexciterade molekyler är viktigt i planets övre atmosfär och i fotodissocieringsregionen (PDR) i planet nebulosan. Dock, undersökningen av sådana processer i labbet är utmanande på grund av bristen på energiska fotoner för att excitera molekyler till mycket upphetsade tillstånd.

Med tillkomsten av det intensiva, pulsad frielektronlaser (FEL) i Dalian Coherent Light Source (DCLS) vid Dalian, Kina, fotofragmenteringsstudien av molekyler och radikaler har blivit genomförbar för vakuum-ultravioletta (VUV) våglängder under 100 nm med hjälp av högupplöst translationell energispektroskopi.

Nyligen, Prof. Yuan Kaijun och prof. Yang Xuemings grupp från Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) från Chinese Academy of Sciences, i samarbete med prof. Hu Xixi och prof. Xie Daiqian från Nanjing University, elektroniskt exciterade OH-superrotorer i vattenfotokemi för första gången.

Denna studie publicerades i Journal of Physical Chemistry Letters den 24 augusti.

"Vi använde VUV-FEL laserpulser med våglängden 96,4 nm för att excitera vattenmolekylen till ett högt Rydberg-tillstånd med energin över dess joniseringspotential, och sedan detekterades H -atomen som producerades i fragmenteringen av denna superexciterade vattenmolekyl med HRTOF -teknik, "sade professor Yuan.

De experimentella resultaten indikerade att de binära fragmenteringskanalerna H + OH och trippelkanalerna O + 2H båda förekommer vid 96,4 nm fotolys. Elektroniskt exciterade OH-superrotorer, med den inre energin strax ovanför OH (A) dissociationsenergin, observerades för första gången, som bara stöddes av de stora centrifugalbarriärerna. Livslängden för dessa elektroniskt exciterade OH-superrotorer berodde på tunnelingseffekten och predissociationseffekten.

"Vi räknade om de potentiella energikurvorna för OH, och fann att även om N =36, den rena rotationsnivån för OH var redan över dess dissociationsgräns, och tunnelns livslängd för detta tillstånd genom centrifugalbarriären var ganska lång (> 2 år). Dock, korsningarna av ro-vibrationsnivåerna med de frånstötande tillstånden orsakade allvarlig förförening, "sade prof. Hu.

Förfördelningsgraden var flera storleksordningar snabbare än tunnelfrekvensen. Som ett resultat, livstiden för OH-superrotorerna var cirka 370-57 ps. Detta tyder på att dessa elektroniskt exciterade superrotorer som identifierats i föreliggande arbete kan ha en roll i de efterföljande kemiska reaktionerna i den täta atmosfären.