När molekyler interagerar med en lasers oscillerande fält, en ögonblicklig, tidsberoende dipol induceras. Denna mycket allmänna effekt ligger till grund för olika fysiska fenomen som optisk pincett, för vilken Arthur Ashkin fick Nobelpriset i fysik 2018, såväl som den rumsliga inriktningen av molekyler med ett laserfält. Nu rapporterar forskare från Max Born-institutet för icke-linjär optik och kortpulsspektroskopi (MBI) om ett experiment i Journal of Physical Chemistry Letters , där beroendet av det drivna dipolsvaret på det bundna tillståndet hos en elektron i en metyljodmolekyl avslöjas.

Det rapporterade arbetet representerar det första experimentet med attosekund övergående absorptionsspektroskopi (ATAS) på en polyatomisk molekyl. I ett ATAS-experiment, absorptionen av fotoner i det extrema ultravioletta (XUV) spektralområdet (tillhandahålls i form av en isolerad attosekundspuls eller ett attosekundspulståg) studeras i närvaro av ett intensivt infrarött laserfält, vars relativa fas med avseende på XUV-strålningen kontrolleras. Genom att utföra ett sådant experiment på molekyler, MBI-forskarna kunde få tillgång till en spektralregim, där övergångar från atomkärnorna till valensskalet kan jämföras med övergångar från kärnorna till Rydbergskalet. "Inledningsvis något överraskande, vi fann att det infraröda fältet påverkar de svaga kärna-till-Rydberg-övergångarna mycket starkare än kärna-till-valens-övergångarna, som dominerar XUV-absorptionen, " säger MBI-forskaren Lorenz Drescher. Den publicerade artikeln är en del av hans doktorandarbete vid MBI.

Medföljande teorisimuleringar avslöjade att Rydberg-staterna dominerar den laserklädda XUV-absorptionen på grund av deras höga polariserbarhet. Viktigt, det rapporterade experimentet ger en inblick i framtiden. "Genom att ställa in XUV-spektrumet till olika absorptionskanter, vår teknik kan kartlägga den molekylära dynamiken från det lokala perspektivet av olika intramolekylära reporteratomer, " förklarar MBI-forskaren Dr. Jochen Mikosch. "Med tillkomsten av attosecond XUV-ljuskällor i vattenfönstret, ATAS av ljusinducerade kopplingar i molekyler förväntas bli ett verktyg för att studera ultrasnabba fenomen i organiska molekyler, " tillägger han. I denna våglängdsregim, övergångar från kärnorbitaler i kväve, kol- och syreatomer finns. MBI ligger i framkant när det gäller att utveckla sådana ljuskällor, som gör det möjligt för forskarna att studera livets byggstenar.