En forskargrupp ledd av Profs. Jiang Ling, Yang Xueming och Zhang Donghui från Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) vid den kinesiska vetenskapsakademin, i samarbete med Prof. Li Jun från Tsinghua University, avslöjade infraröd spektroskopi av neutral vattendimer baserad på en avstämbar vakuum ultraviolett fri elektronlaser.

Deras fynd, publicerad i The Journal of Physical Chemistry Letters , hjälpa till att lösa kontroversen om den exakta vibrationstilldelningen för varje bandfunktion hos vattendimer.

Optisk spektroskopi av gasfaskluster ger detaljerad strukturell och dynamisk information. Enkelt storleksval och detektering kan realiseras i den spektroskopiska studien av laddade kluster; medan neutrala kluster står inför utmaningar på grund av frånvaron av en laddning.

Baserat på VUV Free Electron Laser (FEL) levererad av Dalian Coherent Light Source (DCLS), forskargruppen byggde en infraröd (IR)-VUV-spektroskopiapparat och mätte framgångsrikt IR-spektra för vattendimeren.

Eftersom kluster med olika storlekar har olika joniseringsenergier, det inställbara VUV-FEL-ljuset banar väg för selektiv jonisering av ett givet neutralt kluster fritt från inneslutning, vilket underlättar realiseringen av deras storleksselektivitet. Denna unika VUV-FEL-anläggning gör det möjligt att studera IR-spektroskopi av instängningsfria, neutrala kluster via IR-VUV-schemat.

De elektroniska strukturanalyserna är användbara för att förstå de spektroskopiska egenskaperna hos OH-vibrationslägen för olika vätebindningsorientering i mer komplicerade vattenkluster.

Eftersom många kluster har sina joniseringsenergier inom ett område som är tillgängligt med VUV-FEL-ljuskällan och nära tröskeljonisering kan lätt uppnås, den VUV-FEL-baserade IR-spektroskopin öppnar ett nytt paradigm för studiet av vibrationsspektra för en mängd olika neutrala kluster.

Tillgången till dessa nya experimentella data om de neutrala klustren förväntas stimulera ytterligare beräkningar och utveckling av teoretiska metoder, leder till en förbättrad förståelse av strukturerna och dynamiken i dessa system.