Het is moeilijk om bepaalde moleculen te zien reageren. De reactie is net zo snel. Tot nu. Een team van wetenschappers bedacht een manier om tijd- en energie-opgeloste informatie over 'donkere' toestanden van moleculen te onthullen - die normaal ontoegankelijk zijn. Hun aanpak? Ze regelen de evolutie van een zeer elektronisch aangeslagen molecuul door niet-lineaire optische methoden in het extreem ultraviolette spectrum.

Dit werk gaat over geavanceerde benaderingen. Het stelt onderzoekers in staat om krachtige niet-lineaire optische spectroscopieën uit te breiden tot het extreem ultraviolette en röntgenstralingsregime, evenals tot ultrakorte (minder dan een femtoseconde) tijdschalen. Met een dergelijke uitbreiding kunnen wetenschappers de moleculaire en atomaire dynamica observeren en beheersen op de snelste tijdschalen tot nu toe.

Wetenschappers gebruiken vaak niet-lineaire spectroscopieën in de optische, infrarood, en radiofrequentieregimes om ultrasnelle moleculaire dynamica te onderzoeken en de evolutie van aangeslagen toestanden te beheersen. Echter, niet-lineaire spectroscopen zijn onderbenut bij extreem ultraviolet en röntgenfotonenergieën, deels vanwege de lage fotonfluxen van lichtbronnen die in deze regimes kortdurende pulsen kunnen produceren. De uitbreiding van niet-lineaire golfmengtechnieken tot het extreem ultraviolette regime belooft de studie van elektronische dynamica mogelijk te maken met een ongekende tijdsresolutie en selectiviteit.

Onderzoekers toonden aan dat zorgvuldige manipulatie van pulssequentie en geometrie golfmengsignalen kan genereren in het extreem ultraviolette bereik die informatie coderen over de energetische structuur van een slecht gekarakteriseerde donkere toestand met dubbele putjes in stikstofgas. Het implementeren van een multidimensionale extreem-ultraviolette spectroscopie om de evolutie van de aangeslagen toestand te beheersen en zeer selectieve metingen in moleculaire systemen uit te voeren, benadrukt het potentieel van dergelijke golfmengtechnieken om de structuur en dynamiek van complexe moleculaire systemen op te helderen die moeilijk te bestuderen zijn met standaard lineaire absorptietechnieken. Verder, de techniek van het team zou kunnen leiden tot benaderingen om de uitkomst van chemische processen te beheersen en reacties met een lage opbrengst te verbeteren.