Wanneer moleculen interageren met het oscillerende veld van een laser, een ogenblikkelijke, tijdsafhankelijke dipool wordt geïnduceerd. Dit zeer algemene effect ligt ten grondslag aan diverse fysieke fenomenen zoals optische pincetten, waarvoor Arthur Ashkin in 2018 de Nobelprijs voor Natuurkunde ontving, evenals de ruimtelijke uitlijning van moleculen door een laserveld. Nu rapporteren wetenschappers van het Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy (MBI) over een experiment in de Journal of Physical Chemistry Letters , waar de afhankelijkheid van de gestuurde dipoolrespons van de gebonden toestand van een elektron in een methyljodiummolecuul wordt onthuld.

Het gerapporteerde werk vertegenwoordigt het eerste attoseconde transiënte absorptiespectroscopie (ATAS) experiment op een polyatomair molecuul. In een ATAS-experiment de absorptie van fotonen in het extreem ultraviolette (XUV) spectrale bereik (geleverd in de vorm van een geïsoleerde attoseconde puls of een attoseconde pulstrein) wordt bestudeerd in aanwezigheid van een intens infrarood laserveld, waarvan de relatieve fase ten opzichte van de XUV-straling wordt geregeld. Door zo'n experiment op moleculen uit te voeren, de MBI-onderzoekers konden toegang krijgen tot een spectraal regime, waar overgangen van de atomaire kernen naar de valentieschaal kunnen worden vergeleken met overgangen van de kernen naar de Rydberg-schaal. "Aanvankelijk enigszins verrassend, we ontdekten dat het infraroodveld de zwakke kern-naar-Rydberg-overgangen veel sterker beïnvloedt dan de kern-naar-valentie-overgangen, die de XUV-absorptie domineren, ", zegt MBI-wetenschapper Lorenz Drescher. Het gepubliceerde artikel maakt deel uit van zijn promotiewerk bij MBI.

Begeleidende theoriesimulaties onthulden dat de Rydberg-staten de lasergeklede XUV-absorptie domineren vanwege hun hoge polariseerbaarheid. belangrijk, het gerapporteerde experiment biedt een blik in de toekomst. "Door het XUV-spectrum af te stemmen op verschillende absorptieranden, onze techniek kan de moleculaire dynamica in kaart brengen vanuit het lokale perspectief van verschillende intramoleculaire reporteratomen, " legt MBI-wetenschapper Dr. Jochen Mikosch uit. "Met de komst van attoseconde XUV-lichtbronnen in het watervenster, ATAS van door licht geïnduceerde koppelingen in moleculen zal naar verwachting een hulpmiddel worden om ultrasnelle verschijnselen in organische moleculen te bestuderen, " voegt hij eraan toe. In dit golflengteregime, overgangen van kern-orbitalen in stikstof, koolstof- en zuurstofatomen bevinden zich. MBI loopt voorop bij de ontwikkeling van dergelijke lichtbronnen, waarmee de onderzoekers de bouwstenen van het leven kunnen bestuderen.