Cafeïne houdt natuurkundigen 's nachts wakker. Vooral degenen die zich bezighouden met het vermogen van elektronen om energie te absorberen. In een nieuwe studie gepubliceerd in EPJ B , een Frans-Japans team van natuurkundigen heeft het cafeïnemolecuul als speeltuin gebruikt om het effect van ioniserende straling op zijn elektronen te testen wanneer ze de opgewonden toestand naderen. Hun model verklaart het ionisatiefenomeen in elektronen, die in een site-specifieke, gelokaliseerde baan in het cafeïnemolecuul. De elektronenexcitatie laat de deur open voor positieve ladingsprogressie langs een moleculaire ruggengraat. Thomas Niehaus van de Claude Bernard Lyon 1 University, Frankrijk, en collega's hebben nu een methode ontwikkeld om deze positieve ladingsmigratie te kwantificeren in overeenstemming met de ultrakorte laserimpuls. De waargenomen ladingsbeweging vindt plaats op een tijdschaal van een attoseconde ladingsherschikkingen aangedreven door nucleaire beweging.

In dit onderzoek, de auteurs vertrouwen op tijdsafhankelijke dichtheidsfunctionaaltheorie, die typisch wordt gebruikt als een computergebaseerd karakteriseringsinstrument om de breedte van de golflengte te bepalen waarin een molecuul straling absorbeert. Het wordt ook gebruikt om elektrische ladingsoverdracht in fotovoltaïsche en energieconversiematerialen te onderzoeken. als laatste, het kan worden gebruikt voor de real-time observatie van de dynamiek van elektrische dragers in vaste stoffen.

Sinds de komst van ultrakorte laserbronnen - die in het attoseconde bereik werken - kan deze theorie nu experimenteel op de proef worden gesteld. Dit komt omdat de tijdschaal waarin energieabsorptie door elektronen plaatsvindt, nu lang genoeg aanhoudt om in experimenten te worden waargenomen. Chemische reacties die plaatsvinden op specifieke plaatsen in het cafeïnemolecuul zijn moeilijk te realiseren met langere laserpulsen omdat de hitte snel alle plaatsspecifieke informatie vernietigt die door de laserpuls wordt afgedrukt.

De auteurs vinden dat de waargenomen dynamiek voor positieve ladingen naast de ruggengraat van het cafeïnemolecuul afhankelijk is van de timing van de laserpuls. Wat is meer, de dynamiek van de migratie van de positieve ladingen wordt bepaald door het feit dat ze onderling gerelateerd zijn en door het complexe samenspel tussen verschillende ionisatiekanalen.