Forskare använder tre ultrasnabba pulser av extremt ultraviolett ljus och nära infrarött ljus för att styra utvecklingen av upphetsade kvävemolekyler (blå) för att avslöja information om normalt otillgängliga tillstånd. Upphovsman:Stephen Leone, Lawrence Berkeley National Laboratory
Det är svårt att se vissa molekyler reagera. Reaktionen är bara så snabb. Tills nu. Ett team av forskare utarbetade ett sätt att avslöja tids- och energilösad information om "mörka" tillstånd av molekyler- sådana som normalt inte är tillgängliga. Deras tillvägagångssätt? De styr utvecklingen av en mycket elektroniskt exciterad molekyl med olinjära optiska metoder i det extrema ultravioletta spektrumet.
Detta arbete handlar om banbrytande tillvägagångssätt. Det gör det möjligt för forskare att utvidga kraftfulla olinjära optiska spektroskopier till den extrema ultravioletta och röntgenregimen, samt ultrakorta (mindre än en femtosekund) tidsskalor. En sådan förlängning låter forskare observera och kontrollera molekylär och atomisk dynamik vid de snabbaste tidsramarna hittills.
Forskare använder ofta olinjära spektroskopier i det optiska, infraröd, och radiofrekvensregimer för att undersöka ultrasnabb molekylär dynamik och kontrollera utveckling i exciterat tillstånd. Dock, olinjära spektroskop har underutnyttjats vid extrema ultravioletta och röntgenfotonenergier, delvis beroende på de låga fotonflödena av ljuskällor som kan producera kortvariga pulser i dessa regimer. Utvidgningen av olinjära vågblandningstekniker till den extrema ultravioletta regimen lovar att studera elektronisk dynamik med en aldrig tidigare skådad tidsupplösning och selektivitet.
Forskare visade att noggrann manipulation av pulssekvens och geometri kan generera vågblandningssignaler i det extrema ultravioletta området som kodar information om den energiska strukturen för ett dåligt karakteriserat dubbelbrunnsmörkt tillstånd i kvävgas. Genomförande av en flerdimensionell extrem ultraviolett spektroskopi för att styra utvecklingen av exciterat tillstånd och utföra mycket selektiva mätningar i molekylära system belyser potentialen hos sådana vågblandningstekniker för att belysa strukturen och dynamiken i komplexa molekylära system som är svåra att studera med standard linjära absorptionstekniker. Ytterligare, lagets teknik kan leda till metoder för att kontrollera resultatet av kemiska processer och förbättra lågutbytesreaktioner.
