Panorama potencial de un CF4 molécula, en la que un átomo de carbono central (gris) está rodeado por cuatro átomos de flúor (verde) colocados en los vértices de un tetraedro. Las tres proyecciones son cortes del potencial molecular, con las regiones azul y roja que indican puntos de energía potencial positiva y negativa, respectivamente. Crédito:AG Sansone
¿Cómo pueden los investigadores utilizar el mecanismo de la fotoionización para comprender mejor el potencial molecular complejo? Esta pregunta ahora ha sido respondida por un equipo dirigido por el Prof. Dr. Giuseppe Sansone del Instituto de Física de la Universidad de Friburgo. Los investigadores de Friburgo, el Instituto Max Planck de Física Nuclear de Heidelberg y grupos de la Universidad Autónoma de Madrid/España y la Universidad de Trieste/Italia han publicado sus resultados en la revista Nature Communications .
En el origen de la fotoionización, también llamada efecto fotoeléctrico, un átomo o molécula absorbe un cuanto de luz, generalmente indicado como fotón, de un campo externo. La energía absorbida en este proceso se transfiere a un electrón, que se libera, dejando atrás un ion con una sola carga. En varios aspectos y para varias aplicaciones, el efecto puede considerarse instantáneo, lo que significa que no hay un retraso de tiempo significativo entre la absorción del fotón y el instante en que se emite el electrón. Sin embargo, varios experimentos llevados a cabo en los últimos años han demostrado que los retrasos pequeños, pero medibles, que se encuentran en el rango de attosegundos (1 as =10 -18 s) ocurren entre estos dos procesos.
Generación de pulsos de attosegundos
"Gracias a las fuentes láser avanzadas y los espectrómetros especialmente diseñados disponibles en nuestro laboratorio, podemos generar los estallidos de luz más cortos, que duran solo unos pocos cientos de attosegundos", explica Sansone. "Además, podemos reconstruir la orientación de moléculas simples cuando absorben un fotón de un pulso láser externo. Hemos usado tales pulsos para investigar el movimiento de los electrones después de la absorción de un fotón".
Trayectos de experiencia de electrones con posibles picos y valles
Los investigadores encontraron que al salir de la molécula, el electrón experimenta un paisaje complejo caracterizado por picos y valles potenciales. Estos están determinados por la distribución espacial de los átomos que componen el sistema. El camino seguido por el electrón durante su movimiento puede afectar el tiempo que tarda en liberarse.
Es posible la extensión a sistemas moleculares más complejos
En el experimento, el equipo midió los retrasos de tiempo acumulados por los electrones emitidos por CF4 Se midieron moléculas en diferentes direcciones espaciales utilizando un tren de pulsos de attosegundos combinado con un campo infrarrojo ultracorto. "Combinando esta información con la caracterización de la orientación espacial de la molécula, podemos entender cómo el paisaje potencial y, en particular, los picos potenciales afectan el retraso de tiempo", dice el físico de Friburgo.
El trabajo puede extenderse a sistemas moleculares más complejos ya potenciales que cambian en escalas de tiempo ultracortas. En general, enfatiza Sansone, este enfoque podría brindar la posibilidad de mapear paisajes potenciales complejos desde adentro, con una resolución temporal sin precedentes.
