Dynamik i korrelationsband. a, jonisering av de inre valensskalen hos molekyler, långt under den högsta ockuperade molekylära orbitalen (HOMO), genom en XUV -pump puls (vänster) leder till bildandet av ett korrelationsband (CB) som består av en mängd starkt kopplade multielektroniska tillstånd under dubbeljoniseringströskeln, IPcat (höger). CB i PAH kan sedan beskrivas som ett solid-liknande band med en linjär tillståndstäthet (DOS). Den efterföljande avslappningen sker genom elektron-fononspridning och undersöks genom jonisering med den fördröjda infraröda pulsen, skapa en stabil indikation. b, Uppmätt indikationsutbyte som en funktion av XUV–IR-fördröjningen för koronen (lila prickar), tillsammans med den exponentiella passningen (lila hel linje), och korskorrelationen mellan pumpen och sondpulserna (streckad linje). c, Uppmätt relaxationstid i koronen som en funktion av sondens intensitet, för olika XUV-spektra. De tillhörande felstaplarna motsvarar standardavvikelsen för anpassningsproceduren för varje mätning. Kreditera: Naturfysik (2020). DOI:10.1038/s41567-020-01073-3
Ett team av forskare från Institut Lumière Matière, Universität Heidelberg och Leiden University har genom studier av en hel klass av polycykliska aromatiska kolväten (PAH) funnit att sådana molekyler följer samma avslappningsvägar och har storleksberoende livslängder - och beter sig mer som fasta ämnen än vad som är typiskt för molekyler. I deras tidning publicerad i tidningen Naturfysik , gruppen beskriver sitt arbete, som innebar att studera vad som händer när ultrakorta röntgenstrålar skjuts mot stora och komplexa molekyler. Laura Cattaneo med Max Planck Institute for Nuclear Physics har skrivit en News and Views-artikel som beskriver allmänt arbete involverat i att försöka förstå fotokemi i komplexa stora molekyler och det arbete som gjorts av teamet med denna nya ansträngning.
Som Cattaneo noterar, mycket arbete har gjorts av forskare för att bättre förstå vad som händer i kemiska reaktioner på molekylär och nukleär nivå, med vissa framsteg. Men som hon också noterar, Detsamma kan inte sägas för studier av fotokemi som är involverad i stora, komplexa system. Detta beror på att arbetet med sådana experiment är ganska komplicerat. I denna nya insats, forskarna gick framåt oavsett komplexiteten genom att utföra helklassexperiment på PAH när de träffas av röntgenstrålar.
Tidigare arbete har visat att joniserande strålning som träffar en molekyl skapar ett hål. Dessa hål har visat sig migrera – men de gör det väldigt snabbt, i storleksordningen attosekunder. Cattaneo påpekar att denna migration innebär en viss korrelation mellan de olika orbitalkonfigurationerna. I denna nya insats, forskarna försökte lära sig mer om dessa migrationer.
De fann en universell effekt när det gäller korrelationsband, som uppstår på grund av elektronkorrelation - långa livstider som ökade på ett olinjärt sätt relaterat till antalet valenselektroner. Deras observationer visade att sådana molekyler alla följer samma avslappningsvägar och har storleksberoende livstider - och de beter sig i allmänhet mer som fasta ämnen än vad som vanligtvis ses i molekyler. De föreslår att deras observationer innebär en ny lag baserad på de solida elektronegenskaperna som är involverade i fononspridning.
© 2020 Science X Network
