È difficile vedere certe molecole reagire. La reazione è proprio così veloce. Fino ad ora. Un team di scienziati ha escogitato un modo per rivelare informazioni risolte nel tempo e nell'energia sugli stati "oscuri" delle molecole, quelli che normalmente sono inaccessibili. Il loro approccio? Controllano l'evoluzione di una molecola altamente eccitata elettronicamente mediante metodi ottici non lineari nello spettro ultravioletto estremo.

Questo lavoro riguarda approcci all'avanguardia. Consente ai ricercatori di estendere potenti spettroscopie ottiche non lineari al regime estremo dell'ultravioletto e dei raggi X, così come a tempi ultra brevi (meno di un femtosecondo). Tale estensione consente agli scienziati di osservare e controllare le dinamiche molecolari e atomiche nei tempi più rapidi fino ad oggi.

Gli scienziati spesso impiegano spettroscopie non lineari nel campo ottico, infrarossi, e regimi di radiofrequenza per sondare la dinamica molecolare ultraveloce e controllare l'evoluzione dello stato eccitato. Però, gli spettroscopi non lineari sono stati sottoutilizzati a energie estreme dei fotoni ultravioletti e dei raggi X, in parte a causa dei bassi flussi di fotoni delle sorgenti luminose che possono produrre impulsi di breve durata in questi regimi. L'estensione delle tecniche di miscelazione delle onde non lineari al regime estremo dell'ultravioletto promette di consentire lo studio della dinamica elettronica con risoluzione temporale e selettività senza precedenti.

I ricercatori hanno dimostrato che un'attenta manipolazione della sequenza di impulsi e della geometria può generare segnali di miscelazione delle onde nell'estremo intervallo dell'ultravioletto che codificano informazioni sulla struttura energetica di uno stato scuro a doppio pozzo mal caratterizzato nel gas azoto. L'implementazione di una spettroscopia multidimensionale nell'ultravioletto estremo per controllare l'evoluzione dello stato eccitato ed eseguire misurazioni altamente selettive nei sistemi molecolari evidenzia il potenziale di tali tecniche di miscelazione delle onde per chiarire la struttura e la dinamica di sistemi molecolari complessi che sono difficili da studiare con tecniche di assorbimento lineare standard. Ulteriore, la tecnica del team potrebbe portare ad approcci per controllare l'esito dei processi chimici e migliorare le reazioni a bassa resa.