Dynamique électronique dans l'hydrogène moléculaire après photoionisation par une impulsion laser attoseconde. L'électron restant dans la molécule (représenté en vert) est mesuré expérimentalement et représenté comme un paysage de montagne. Les collines et les vallées correspondent à une probabilité plus élevée de trouver l'électron respectivement à gauche et à droite de la molécule. © Christian Hackenberger
(PhysOrg.com) -- Des physiciens européens ont entrevu avec succès le mouvement des électrons dans les molécules. Les résultats sont une aubaine majeure pour le monde de la recherche. Savoir comment les électrons se déplacent dans les molécules facilitera les observations et alimentera notre compréhension des réactions chimiques.
Présenté dans la revue La nature , l'étude est soutenue par trois projets financés par l'UE.
Les physiciens, dirigé par le professeur Marc Vrakking, Directeur du Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy en Allemagne, utilisé des impulsions laser attosecondes pour remporter cette dernière prouesse technique. Les scientifiques étaient incapables d'observer ce mouvement dans le passé en raison de l'extrême rapidité des électrons.
Une attoseconde est un milliardième de milliardième de seconde. La lumière couvre une distance inférieure à 1 millionième de millimètre pendant une attoseconde. Ceci est fondamentalement égal à la distance d'une extrémité d'une petite molécule à l'autre. En créant des impulsions laser attosecondes, les scientifiques pourraient prendre des « images » des mouvements des électrons dans les molécules.
Aux fins de cette étude, les physiciens ont examiné la molécule d'hydrogène (H
«Dans notre expérience, nous avons pu montrer pour la première fois qu'avec l'aide d'un laser attoseconde, nous avons vraiment la capacité d'observer le mouvement des électrons dans les molécules, ' expliqua le professeur Vrakking. «Nous avons d'abord irradié une molécule d'hydrogène avec une impulsion laser attoseconde. Cela a conduit à l'élimination d'un électron de la molécule - la molécule a été ionisée. En outre, nous séparons la molécule en deux parties à l'aide d'un faisceau laser infrarouge, comme avec une petite paire de ciseaux, ' il ajouta. « Cela nous a permis d'examiner comment la charge s'est répartie entre les deux fragments - puisqu'il manque un électron, un fragment sera neutre et l'autre chargé positivement. Nous savions où se trouvait l'électron restant, à savoir dans la partie neutre.'
Depuis une trentaine d'années, les scientifiques ont utilisé des lasers femtosecondes pour examiner les molécules et les atomes. Une femtoseconde est un millionième d'un milliardième de seconde, donc ça fait 1, 000 fois plus lent qu'une attoseconde. Il est facile de suivre le mouvement des molécules et des atomes lorsque des lasers femtosecondes sont utilisés.
Les scientifiques ont contribué à faire avancer cette technologie en développant des lasers attosecondes, qui profitent à diverses études en sciences naturelles, y compris l'étude décrite ici.
Commentant les calculs et la complexité du problème, co-auteur Dr Matthias Kling du Max-Planck Institut für Quantenoptik en Allemagne, a déclaré:"Nous avons découvert que les états doublement excités, c'est-à-dire avec excitation des deux électrons de l'hydrogène moléculaire, peut contribuer à la dynamique observée.
Le professeur Vrakking a conclu :« Nous n'avons pas - comme nous l'avions prévu au départ - résolu le problème. Au contraire, nous avons simplement ouvert une porte. Mais en fait, cela rend l'ensemble du projet beaucoup plus important et intéressant.'
