Fig. 1 :Dans une expérience d'absorption de rayons X, la lumière excite un électron central fortement lié dans un état de bande de conduction. Sur la gauche de la figure, une telle transition est représentée. Un électron fortement lié à un noyau de lithium (vert) est excité dans un état de bande de conduction (rouge) qui interagit à la fois avec le noyau de lithium et le groupe borohydrure. Cet état de bande de conduction est donc sensible à une modulation de la distance Q entre le noyau Lithium et le groupe Borohydrure et par conséquent le processus d'absorption des rayons X est sensible à une telle modulation (cf. Fig. 2(b) et 3(d) dans l'article principal). Sur le côté droit de la figure, le spectre d'absorption des rayons X du lithium K-edge pour différents déplacements fortement exagérés est montré. Crédit :Forschungsverbund Berlin e.V. (FVB)
Mouvements périodiques des atomes sur une longueur d'un milliardième de millionième de mètre (10 -15 m) sont cartographiés par des impulsions de rayons X ultracourtes. Dans un nouveau type d'expérience, des atomes régulièrement disposés dans un cristal sont mis en vibration par une impulsion laser et une séquence d'instantanés est générée via des changements d'absorption des rayons X.
Un cristal représente un arrangement spatial régulier et périodique d'atomes ou d'ions qui est maintenu ensemble par des forces entre leurs électrons. Les noyaux atomiques de ce réseau peuvent subir différents types d'oscillations autour de leurs positions d'équilibre, les vibrations dites de réseau ou phonons. L'allongement spatial des noyaux dans une vibration est beaucoup plus petit que la distance entre les atomes, cette dernière étant déterminée par la distribution des électrons. Néanmoins, les mouvements vibrationnels agissent en retour sur les électrons, moduler leur distribution spatiale et changer les propriétés électriques et optiques du cristal sur une échelle de temps inférieure à 1 ps (10 -12 s). Pour comprendre ces effets et les exploiter pour le roman, par exemple., acoustique, dispositifs, il faut imaginer l'interaction délicate des mouvements nucléaires et électroniques sur une échelle de temps beaucoup plus courte que 1 ps.
Dans une récente communication rapide en Examen physique B , des chercheurs du Max Born Institute de Berlin (Allemagne), les Laboratoires fédéraux suisses pour la science et la technologie des matériaux à Dübendorf (Suisse), et l'Institut national des normes et de la technologie, Gaithersburg (USA) applique une nouvelle méthode de pompe optique - spectroscopie de sonde à rayons X mous pour générer des vibrations atomiques cohérentes dans de petits cristaux LiBH4, et les lire via des changements d'absorption des rayons X. Dans leurs expériences, une impulsion de pompe optique centrée à 800 nm excite via une diffusion Raman impulsive un phonon optique cohérent avec une symétrie Ag [film]. Les mouvements atomiques modifient les distances entre les ions Li+ et (BH4)-. Le changement de distance module la distribution des électrons dans le cristal et, Donc, le spectre d'absorption des rayons X des ions Li+. De cette façon, les mouvements atomiques ont été mappés en une modulation d'absorption des rayons X mous sur ce que l'on appelle le bord Li K autour de 60 eV. Les impulsions de rayons X ultracourtes mesurent le changement d'absorption des rayons X à différents moments. A partir de cette série d'instantanés, les mouvements atomiques sont reconstruits.
