La espectroscopia de rayos X proporciona acceso directo a la naturaleza de los enlaces químicos, a partir del cual se puede entender el resultado de las reacciones químicas. Por lo tanto, Los investigadores están explorando tanto el desarrollo de fuentes de rayos X como la implementación de nuevos métodos de medición. Investigadores del Instituto Max Born de Óptica No Lineal y Espectroscopia de Pulso Corto (MBI) ahora han combinado con éxito una fuente de armónicos de orden superior extrema basada en láser de mesa para espectroscopia de absorción de rayos X blandos de pulso corto en la ventana de agua con novedosos tecnología flatjet. Son los primeros en demostrar el sondeo simultáneo de átomos de carbono y nitrógeno en moléculas orgánicas en solución acuosa.

La espectroscopía de absorción de rayos X (XAS) monitorea los orbitales electrónicos desocupados con especificidad de elemento a partir de la cual se puede derivar la estructura electrónica. Para la mayoría de moléculas orgánicas, la región espectral de rayos X suaves (100-1000 eV) es relevante, como transiciones de borde K de elementos de Z bajo (C, NORTE, y O), y los bordes en L de los metales tridimensionales se encuentran allí. El XAS se realiza normalmente en instalaciones a gran escala, como anillos de almacenamiento o láseres de electrones libres. Hasta ahora, las fuentes basadas en láser de sobremesa solo se han utilizado escasamente para sondear materiales puros, p.ej., metales y películas orgánicas. Hasta aquí, No se han informado mediciones de los bordes K de carbono o nitrógeno de moléculas orgánicas en solución acuosa diluida.

El equipo de investigación del MBI ha desarrollado una fuente brillante de pulsos de rayos X suaves de femtosegundos mediante el uso del proceso de generación de armónicos de orden superior extremo. Se utilizaron pulsos de controlador de longitud de onda larga (1,8 μm) generados con un sistema láser de Ti:zafiro amplificado para generar armónicos de orden alto muy por encima del rango espectral convencional, es decir., ahora se extiende hasta 450 eV. Han combinado esta fuente con la tecnología de chorro plano líquido que funciona plenamente en condiciones de vacío. Los espectros de absorción en estado estacionario de moléculas orgánicas y sales inorgánicas en una hoja delgada (~ 1 μm) de solución acuosa ahora se pueden medir en toda la denominada región de ventana de agua entre 200-540 eV (ver Fig. 1). En particular, esta técnica permite el sondeo local simultáneo en los sitios de carbono y nitrógeno dentro de las moléculas. Con esto la investigación, han demostrado la viabilidad de seguir múltiples sitios dentro de sistemas moleculares, con el potencial de sondear posibles correlaciones entre estos sitios sobre reordenamientos moleculares.

Esta investigación representa un paso importante hacia la investigación sistemática de reordenamientos ultrarrápidos de sistemas moleculares en fase de solución con espectroscopía de rayos X suaves de femtosegundos. Esto podría aportar nuevos conocimientos sobre los procesos de transporte de carga ultrarrápidos y las reacciones fotoinducidas en química y biología.