Uno degli obiettivi di lunga data della ricerca sulla dinamica delle molecole indotta dalla luce è osservare i cambiamenti dipendenti dal tempo nella struttura delle molecole, che derivano dall'assorbimento della luce, nel modo più diretto e inequivocabile possibile. A tal fine, i ricercatori hanno sviluppato e applicato una pletora di approcci. Di particolare promessa tra questi approcci sono diversi metodi sviluppati negli ultimi anni che si basano sulla diffrazione (della luce o degli elettroni) come mezzo per codificare gli spazi internucleari tra gli atomi che insieme formano la molecola.

In un recente documento ( Fis. Rev. Lett . 125, 123001, 2020), i ricercatori dell'MBI guidati dal dottor Arnaud Rouzée hanno dimostrato che è possibile registrare filmati ad alta risoluzione della dinamica molecolare utilizzando gli elettroni espulsi dalla molecola da un intenso campo laser. Dopo una forte ionizzazione di campo, gli elettroni che vengono liberati vengono generalmente accelerati allontanandosi dalla molecola sotto l'influenza del campo elettrico laser. Però, a causa della natura oscillante di questo campo, una frazione degli elettroni viene ricondotta allo ione molecolare genitore. Questo pone le basi per un cosiddetto processo di re-collisione, in cui l'elettrone può essere riassorbito nella molecola (e dove l'energia assorbita viene rilasciata sotto forma di fotoni ad alta energia) o disperde lo ione molecolare. A seconda dell'energia cinetica dell'elettrone, può essere transitoriamente intrappolato all'interno di una barriera di potenziale centrifugo. Questo è un processo ben noto nella diffusione degli elettroni e negli esperimenti di ionizzazione a singolo fotone, ed è indicata come risonanza di forma. La pistola fumante per il verificarsi di una risonanza di forma è un grande aumento della sezione trasversale di dispersione. Come suggerisce il nome, l'energia cinetica per cui si verifica la risonanza di forma è altamente sensibile alla forma del potenziale molecolare, e di conseguenza alla struttura molecolare. Perciò, le risonanze di forma possono essere usate per fare un film di una molecola che sta subendo un riarrangiamento nucleare ultraveloce.

Per dimostrare questo effetto, il team dell'MBI ha registrato un filmato della dinamica vibrazionale ultraveloce dell'I . fotoeccitato ₂ molecole. Un primo impulso laser, con una lunghezza d'onda nella parte visibile dello spettro delle lunghezze d'onda, è stato utilizzato per preparare un pacchetto d'onda vibrazionale nello stato B elettronico della molecola. Questo impulso laser è stato seguito da un secondo, molto intenso, impulso laser ritardato, con una lunghezza d'onda nella parte infrarossa dello spettro delle lunghezze d'onda. Le distribuzioni della quantità di moto degli elettroni a seguito della forte ionizzazione del campo da parte del secondo impulso laser sono state registrate a vari ritardi di tempo tra i due impulsi, corrispondenti a differenti distanze di legame tra i due atomi di iodio. Una forte variazione della sezione d'urto di riscattering degli elettroni guidata dal laser è stata osservata con ritardo, che potrebbe essere inequivocabilmente assegnato a un cambiamento della posizione dell'energia di risonanza di forma (vedi Fig. 1) indotto dal movimento del pacchetto d'onda vibrazionale. Come tale, questo lavoro introduce nuove opportunità per lo studio della dinamica molecolare fotoindotta con elevata risoluzione sia temporale che spaziale.