Dynamique dans les bandes de corrélation. une, Ionisation des coquilles de valence interne des molécules, bien en dessous de l'orbitale moléculaire occupée la plus élevée (HOMO), par une impulsion de pompe XUV (à gauche) conduit à la formation d'une bande de corrélation (CB) composée d'une multitude d'états multiélectroniques fortement couplés en dessous du seuil de double ionisation, IPcat (à droite). Le CB dans les HAP peut alors être décrit comme une bande de type solide avec une densité d'état linéaire (DOS). La relaxation subséquente se produit par diffusion électron-phonon et est sondée par ionisation avec l'impulsion infrarouge retardée, créer une dication stable. b, Rendement de dication mesuré en fonction du délai XUV-IR pour le coronène (points violets), avec l'ajustement exponentiel (ligne pleine violette), et la corrélation croisée entre les impulsions de la pompe et de la sonde (ligne pointillée). c, Temps de relaxation mesuré dans le coronène en fonction de l'intensité de la sonde, pour différents spectres XUV. Les barres d'erreur associées correspondent à l'écart type de la procédure d'ajustement pour chaque mesure. Crédit: Physique de la nature (2020). DOI :10.1038/s41567-020-01073-3
Une équipe de chercheurs de l'Institut Lumière Matière, L'Universität Heidelberg et l'Université de Leiden ont découvert via l'étude de toute une classe d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) que ces molécules suivent les mêmes voies de relaxation et ont des durées de vie dépendantes de la taille et se comportent plus comme des solides que ce qui est typique pour les molécules. Dans leur article publié dans la revue Physique de la nature , le groupe décrit son travail, qui impliquait d'étudier ce qui se passe lorsque des rayons X ultracourts sont tirés sur des molécules volumineuses et complexes. Laura Cattaneo de l'Institut Max Planck de physique nucléaire a écrit un article sur les nouvelles et les opinions décrivant les travaux généraux impliqués dans la compréhension de la photochimie dans les grosses molécules complexes et le travail effectué par l'équipe sur ce nouvel effort.
Comme le note Cattaneo, beaucoup de travail a été fait par les chercheurs pour mieux comprendre ce qui se passe dans les réactions chimiques aux niveaux moléculaire et nucléaire, avec quelques progrès. Mais comme elle le note également, on ne peut pas en dire autant de l'étude de la photochimie impliquée dans les grands, systèmes complexes. En effet, le travail impliqué dans une telle expérimentation est assez complexe. Dans ce nouvel effort, les chercheurs sont allés de l'avant quelle que soit la complexité en menant des expériences en classe entière sur les HAP lorsqu'ils sont frappés par les rayons X.
Des travaux antérieurs ont montré que le rayonnement ionisant frappant une molécule crée un trou. Ces trous se sont avérés migrer, mais ils le font très rapidement, de l'ordre de l'attoseconde. Cattaneo souligne que cette migration implique un certain degré de corrélation entre les différentes configurations orbitales. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont cherché à en savoir plus sur ces migrations.
Ils ont trouvé un effet universel concernant les bandes de corrélation, qui se produisent en raison de la corrélation électronique - de longues durées de vie qui augmentent de manière non linéaire en fonction du nombre d'électrons de valence. Leurs observations ont montré que ces molécules suivent toutes les mêmes voies de relaxation et ont des durées de vie dépendantes de la taille - et elles se comportent généralement plus comme des solides que ce qui est généralement observé dans les molécules. Ils suggèrent que leurs observations impliquent une nouvelle loi basée sur les propriétés des électrons de type solide impliquées dans la diffusion des phonons.
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