"Metti un'eccitazione nel sistema e osserva come si evolve." Secondo il fisico professor Tobias Brixner, questo è il credo della spettroscopia ottica. Vari metodi sono noti in letteratura. Ma generalmente si studia solo il comportamento di una singola eccitazione e le sue conseguenze.

Ora fisici e chimici della Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) in Baviera, Germania, hanno presentato sulla rivista due nuovi principi della spettroscopia ottica Comunicazioni sulla natura . Entrambi gli approcci mostrano nuovi sviluppi della cosiddetta spettroscopia coerente bidimensionale (2-D). Nella spettroscopia 2D convenzionale, gli scienziati eccitano un sistema a una frequenza specifica e osservano ciò che accade a un'altra frequenza.

"Invece di partire da un'eccitazione e analizzarne la dinamica, qui distribuiamo due eccitazioni nello stesso sistema e osserviamo come interagiscono, "dice il professor Brixner, Capo della cattedra JMU di chimica fisica I, responsabile del progetto di ricerca presso l'Università di Würzburg. Questo dà accesso diretto, Per esempio, ai fenomeni di propagazione (come il trasporto di energia) perché i segnali nel nuovo metodo sorgono solo se due eccitazioni inizialmente separate si muovono e poi si incontrano.

Gli scienziati illustrano l'idea della "spettroscopia eccitone-eccitone-interazione bidimensionale (EEI2D)" utilizzando un aggregato J a base di perilene bisimide. "Gli aggregati J sono tra le classi più importanti di strutture supramolecolari e la classe dei coloranti perilene bisimide è ideale per tali esperimenti, " Spiega il professor Frank Würthner; dirige la JMU Chair of Organic Chemistry II e collabora allo studio.

Questo metodo è applicabile a numerosi fisici, chimico, sistemi biologici o ingegneristici, Per esempio, per decodificare proprietà dinamiche come il trasporto di energia di sistemi naturali di raccolta della luce e aggregati di coloranti artificiali.

Indagare la ionizzazione con lo schema 2-D

I fisici del team di Tobias Brixner hanno condotto ulteriori ricerche combinando la spettroscopia 2-D coerente con fasci molecolari "Questo ci ha permesso di studiare la ionizzazione con lo schema 2-D per la prima volta, " spiega il professore. A tal fine, hanno usato la spettrometria di massa invece del rilevamento ottico e hanno ottenuto spettri 2-D non solo per la molecola madre ma contemporaneamente anche per tutti i fotoprodotti.

"La nostra sfida principale era il fatto che le densità delle particelle nei fasci molecolari sono molto basse, rendendo futile qualsiasi precedente tentativo convenzionale di rilevare segnali di miscelazione a quattro onde emessi in modo coerente, " dice Brixner. Invece, i ricercatori hanno osservato lo ione generato dalla sequenza di impulsi di eccitazione, fondendo così due campi di ricerca finora separati, vale a dire spettroscopia 2-D e spettrometria di massa.

I fisici hanno utilizzato il metodo in modo esemplare per identificare le vie di ionizzazione degli stati di Rydberg 3d nel biossido di azoto. Nel futuro, questo sviluppo consentirà di studiare l'influenza dell'ambiente sulla dinamica coerente in molecole più grandi.