La presenza di campi di radiazioni ad alta energia nell'universo produce varie molecole supereccitate, che svolgono un ruolo importante come intermedio di reazione.

Comprendere i processi di frammentazione delle molecole supereccitate è importante nelle atmosfere superiori dei pianeti e nella regione di fotodissociazione (PDR) della nebulosa planetaria. Però, l'indagine di tali processi in laboratorio è impegnativa a causa della mancanza di fotoni energetici per eccitare le molecole a stati altamente eccitati.

Con l'avvento dell'intenso, laser pulsato a elettroni liberi (FEL) nella sorgente di luce coerente di Dalian (DCLS) a Dalian, Cina, lo studio del fotoframmento di molecole e radicali è diventato fattibile per lunghezze d'onda del vuoto-ultravioletto (VUV) inferiori a 100 nm utilizzando la spettroscopia di energia traslazionale ad alta risoluzione.

Recentemente, Il gruppo del Prof. Yuan Kaijun e del Prof. Yang Xueming del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia Cinese delle Scienze, in collaborazione con il Prof. Hu Xixi e il Prof. Xie Daiqian della Nanjing University, per la prima volta i super-rotori OH eccitati elettronicamente nella fotochimica dell'acqua.

Questo studio è stato pubblicato in Journal of Physical Chemistry Letters il 24 agosto.

"Abbiamo usato impulsi laser VUV-FEL con la lunghezza d'onda di 96,4 nm per eccitare la molecola d'acqua ad un alto stato di Rydberg con l'energia al di sopra del suo potenziale di ionizzazione, e quindi l'atomo di H prodotto nella frammentazione di questa molecola d'acqua supereccitata è stato rilevato utilizzando la tecnica HRTOF, " ha detto il prof. Yuan.

I risultati sperimentali hanno indicato che i canali di frammentazione binaria H + OH e i canali tripli O + 2H sono entrambi presenti a fotolisi di 96,4 nm. Super-rotori OH eccitati elettronicamente, con l'energia interna appena sopra l'energia di dissociazione OH (A), sono stati osservati per la prima volta, che erano sorretti solo dalle grandi barriere centrifughe. La durata di questi super-rotori OH eccitati elettronicamente dipendeva dall'effetto tunnel e dall'effetto di predissociazione.

"Abbiamo ricalcolato le curve di energia potenziale di OH, e ho scoperto che anche se N =36, il livello rotazionale puro di OH era già al di sopra del suo limite di dissociazione, e la vita di tunneling di questo stato attraverso la barriera centrifuga era piuttosto lunga (> 2 anni). Però, gli incroci dei livelli ro-vibrazionali con gli stati repulsivi hanno causato una grave predissociazione, " ha detto il prof. Hu.

Il tasso di predissociazione era di diversi ordini di grandezza più veloce del tasso di tunneling. Di conseguenza, le vite dei super-rotori OH erano di circa 370-57 ps. Ciò suggerisce che questi super-rotori eccitati elettronicamente identificati nel presente lavoro potrebbero avere un ruolo nelle successive reazioni chimiche nell'atmosfera densa.