Een onderzoeksteam onder leiding van profs. Jiang Ling, Yang Xueming en Zhang Donghui van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academie van Wetenschappen, in samenwerking met Prof. Li Jun van Tsinghua University, onthulde infraroodspectroscopie van neutraal waterdimeer op basis van een afstembare vacuüm ultraviolette vrije elektronenlaser.

Hun bevindingen, gepubliceerd in The Journal of Physical Chemistry Letters , helpen om de controverse over de exacte toewijzing van trillingen van elk bandkenmerk van waterdimeer op te lossen.

Optische spectroscopie van gasfaseclusters biedt gedetailleerde structurele en dynamische informatie. Gemakkelijke grootteselectie en detectie kan worden gerealiseerd in de spectroscopische studie van geladen clusters; terwijl neutrale clusters voor uitdagingen staan ​​vanwege het ontbreken van een lading.

Gebaseerd op de VUV Free Electron Laser (FEL) geleverd door Dalian Coherent Light Source (DCLS), het onderzoeksteam bouwde een infrarood (IR)-VUV-spectroscopie-apparaat en heeft met succes de IR-spectra van het waterdimeer gemeten.

Omdat clusters met verschillende groottes verschillende ionisatie-energieën hebben, het afstembare VUV-FEL-licht maakt de weg vrij voor het selectief ioniseren van een bepaald neutraal cluster zonder opsluiting, waardoor de realisatie van hun grootteselectiviteit wordt vergemakkelijkt. Deze unieke VUV-FEL-faciliteit maakt het mogelijk om de IR-spectroscopie van opsluitingsvrije, neutrale clusters via het IR-VUV-schema.

De elektronische structuuranalyses zijn nuttig voor het begrijpen van de spectroscopische kenmerken van OH-trillingsmodi voor verschillende oriëntatie van waterstofbruggen in meer gecompliceerde waterclusters.

Aangezien veel clusters hun ionisatie-energieën binnen een bereik hebben dat toegankelijk is voor de VUV-FEL-lichtbron en ionisatie met bijna drempelwaarde gemakkelijk kan worden bereikt, de op VUV-FEL gebaseerde IR-spectroscopie opent een nieuw paradigma voor de studie van vibratiespectra van een grote verscheidenheid aan neutrale clusters.

De beschikbaarheid van deze nieuwe experimentele gegevens over de neutrale clusters zal naar verwachting verdere berekeningen en ontwikkeling van theoretische methoden stimuleren, wat leidt tot een beter begrip van de structuren en dynamiek van deze systemen.