Elektronenspin is een belangrijke eigenschap die processen zoals chemische reactiviteit en de levensduur van de elektronentoestand bepaalt. Spin wordt gebruikt in verschillende toepassingen, zoals lichtgevende materialen, fototherapie, fotochemie, zonne-energie conversie, waarvoor het induceren van een langlevende hoge spintoestand cruciaal is.

Wanneer grote moleculen licht absorberen, hun energie verdwijnt. Dit gebeurt door verschillende elektronentoestanden die worden gekenmerkt door een verschil in elektronenconfiguraties en spins.

In de femtochemie, vibratiecoherentie speelt een cruciale rol. Bij het exciteren van een verzameling moleculen met een korte puls, van tientallen tot enkele honderden femtoseconden, de moleculen oscilleren in fase op hun karakteristieke trillingsfrequenties. Op deze manier, de reactie van de assemblage van geëxciteerde moleculen is als die van een enkel molecuul. Trillingscoherentie is daarom een ​​ideale manier om te volgen waar en hoe de moleculaire configuratie zich op een bepaald moment in de tijd bevindt.

Overdracht van trillingscoherentie tussen elektronische toestanden van moleculen is gemeld sinds de beginjaren van de femtochemie. Echter, geen van deze studies heeft ooit betrekking gehad op toestanden van verschillende spins. Het lab van Majed Chergui bij EPFL binnen het Lausanne Center for Ultrafast Science heeft nu voor het eerst een overdracht van vibratiecoherentie gerapporteerd in het geval van een diplatinacomplex in oplossing.

De wetenschappers gebruikten hun geavanceerde femtoseconde tijdelijke absorptie-opstelling om stap voor stap de overdracht van trillingscoherentie te volgen tijdens een spin-switch tussen de laagste twee elektronische toestanden van het molecuul.

De duidelijke en ondubbelzinnige overgang tussen deze twee toestanden is nog opmerkelijker aangezien het oplosmiddel gewoonlijk de samenhang vernietigt. De experimentele resultaten worden ondersteund door kwantummechanische simulaties die het belang aantonen van het oplosmiddel bij het aansturen en wijzigen van routes en efficiëntie van energiestroom in polyatomaire moleculen.

"Het oplosmiddel is niet alleen een toeschouwer in de fotobiologie en fotochemie, maar het kan de uitkomst van een functie of reactie sterk beïnvloeden. Het begrijpen van zijn rol is cruciaal voor onze beschrijving van de natuur en voor toekomstige toepassingen, ' zegt Majed Chergui.