Dinamica nelle bande di correlazione. un, Ionizzazione dei gusci di valenza interna delle molecole, ben al di sotto dell'orbitale molecolare più alto occupato (HOMO), da un impulso di pompa XUV (a sinistra) porta alla formazione di una banda di correlazione (CB) composta da una moltitudine di stati multielettronici fortemente accoppiati al di sotto della doppia soglia di ionizzazione, IPcat (a destra). Il CB negli IPA può quindi essere descritto come una banda di tipo solido con una densità di stato lineare (DOS). Il successivo rilassamento avviene per diffusione elettrone-fonone ed è sondato per ionizzazione con l'impulso infrarosso ritardato, creando una dizione stabile. B, Resa di dicazione misurata in funzione del ritardo XUV-IR per il coronene (punti viola), insieme alla vestibilità esponenziale (linea piena viola), e la correlazione incrociata tra la pompa e gli impulsi della sonda (linea tratteggiata). C, Tempo di rilassamento misurato in coronene in funzione dell'intensità della sonda, per diversi spettri XUV. Le barre di errore associate corrispondono alla deviazione standard della procedura di adattamento per ciascuna misurazione. Credito: Fisica della natura (2020). DOI:10.1038/s41567-020-01073-3
Un team di ricercatori dell'Institut Lumière Matière, L'Università di Heidelberg e l'Università di Leiden hanno scoperto tramite lo studio di un'intera classe di idrocarburi policiclici aromatici (IPA) che tali molecole seguono gli stessi percorsi di rilassamento e hanno tempi di vita dipendenti dalle dimensioni e si comportano più come solidi di quanto non sia tipico per le molecole. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Fisica della natura , il gruppo descrive il proprio lavoro, che ha coinvolto lo studio di cosa succede quando i raggi X ultracorti vengono sparati su molecole grandi e complesse. Laura Cattaneo con il Max Planck Institute for Nuclear Physics ha scritto un articolo su News and Views che delinea il lavoro generale coinvolto nel tentativo di comprendere la fotochimica in grandi molecole complesse e il lavoro svolto dal team in questo nuovo sforzo.
Come nota Cattaneo, molto lavoro è stato fatto dai ricercatori per capire meglio cosa succede nelle reazioni chimiche a livello molecolare e nucleare, con qualche progresso. Ma come nota anche lei, lo stesso non si può dire per lo studio della fotochimica coinvolta in grandi, sistemi complessi. Questo perché il lavoro coinvolto in tale sperimentazione è piuttosto complesso. In questo nuovo sforzo, i ricercatori sono andati avanti, indipendentemente dalla complessità, conducendo esperimenti su tutta la classe sugli IPA mentre vengono colpiti dai raggi X.
Il lavoro precedente ha dimostrato che le radiazioni ionizzanti che colpiscono una molecola creano un buco. È stato scoperto che questi buchi migrano, ma lo fanno molto rapidamente, nell'ordine degli attosecondi. Cattaneo fa notare che questa migrazione implica un certo grado di correlazione tra le varie configurazioni orbitali. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno cercato di saperne di più su queste migrazioni.
Hanno trovato un effetto universale per quanto riguarda le bande di correlazione, che si verificano a causa della correlazione elettronica:lunghi periodi di vita che aumentano in modo non lineare in relazione al numero di elettroni di valenza. Le loro osservazioni hanno mostrato che tali molecole seguono tutte le stesse vie di rilassamento e hanno tempi di vita dipendenti dalle dimensioni, e generalmente si comportano più come solidi di quanto si veda generalmente nelle molecole. Suggeriscono che le loro osservazioni implichino una nuova legge basata sulle proprietà degli elettroni di tipo solido coinvolte nella diffusione dei fononi.
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