La caféine tient les physiciens éveillés la nuit. En particulier ceux concernés par la capacité des électrons à absorber l'énergie. Dans une nouvelle étude publiée dans EPJ B , une équipe de physiciens franco-japonaise a utilisé la molécule de caféine comme terrain de jeu pour tester l'effet des rayonnements ionisants sur ses électrons à l'approche des états excités. Leur modèle rend compte du phénomène d'ionisation des électrons, qui sont dans un site spécifique, orbite localisée dans la molécule de caféine. L'excitation électronique laisse la porte ouverte à une progression de charges positives le long d'un squelette moléculaire. Thomas Niehaus de l'Université Claude Bernard Lyon 1, La France, et ses collègues ont maintenant développé une méthode pour quantifier cette migration de charge positive en ligne avec l'impulsion laser ultra-courte. Le mouvement de charge observé se produit sur des réarrangements de charge à l'échelle attoseconde entraînés par le mouvement nucléaire.
Dans cette étude, les auteurs s'appuient sur la théorie de la fonctionnelle de la densité dépendante du temps, qui est généralement utilisé comme outil de caractérisation informatique pour déterminer la largeur de longueur d'onde dans laquelle une molécule absorbe le rayonnement. Il est également utilisé pour étudier le transfert de charge électrique dans les matériaux photovoltaïques et de conversion d'énergie. Dernièrement, il peut être utilisé pour l'observation en temps réel de la dynamique des porteurs électriques dans les solides.
Depuis l'avènement des sources laser ultra-courtes, qui fonctionnent dans l'attoseconde, cette théorie peut désormais être mise à l'épreuve expérimentalement. C'est parce que l'échelle de temps dans laquelle l'absorption d'énergie par les électrons a lieu maintenant persiste assez longtemps pour être observée dans les expériences. Les réactions chimiques se produisant à des sites spécifiques dans la molécule de caféine sont difficiles à réaliser avec des impulsions laser plus longues car la chaleur détruit rapidement toutes les informations spécifiques au site imprimées par l'impulsion laser.
Les auteurs constatent que la dynamique observée pour les charges positives le long de l'épine dorsale de la molécule de caféine dépend de la synchronisation de l'impulsion laser. De plus, la dynamique de migration des charges positives est régie par le fait qu'elles sont interdépendantes et par le jeu complexe entre plusieurs canaux d'ionisation.
