Diagramma schematico dello schema "attoclock a doppio puntatore" per misurare la dinamica elettronica risolta nel tempo di co-molecole asimmetriche. Credito:scienza ultraveloce
L'effetto fotoelettrico è una delle interazioni luce-materia più fondamentali, ampiamente utilizzata per sondare la dinamica ultraveloce negli atomi, nelle molecole e nelle sostanze condensate. È sotto i riflettori della ricerca da oltre 100 anni e la maggior parte dei suoi aspetti naturali sono ben compresi. Tuttavia, le domande di base su quanto tempo impiega il processo di fotoionizzazione e come identificare i meccanismi specifici responsabili del ritardo temporale misurato sono aperte e dibattute.
La controversia nasce dal fatto che il tempo non è un operatore quantistico. Quindi, non ci sono osservabili dinamici ben costruiti che potrebbero essere utilizzati per caratterizzare tale ritardo di fotoemissione. Il concetto di ritardo temporale di Wigner, realizzato settant'anni fa da Eisenbud e Wigner (e successivamente Smith) per i processi di scattering, è stato ampliato per caratterizzare i tempi del processo di fotoionizzazione. Il ritardo di Wigner è definito come l'energia derivata dallo sfasamento del pacchetto d'onda di fotoelettroni emesso. Ciò significa che il ritardo di fotoionizzazione può essere costruito dallo sfasamento.
Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Yunquan Liu ha presentato lo schema "attoclock a doppio puntatore", in cui sono stati utilizzati campi bi-circolari a due colori per esplorare la fase e l'ampiezza dell'emissione di pacchetti d'onda nella ionizzazione multifotonica atomica (2018). Recentemente, questo gruppo di ricerca ha trasferito questo schema dagli atomi alle molecole. I risultati della ricerca sono stati pubblicati su Ultrafast Science.
Sperimentalmente, hanno misurato le striature angolari del fotoelettrone dipendente dall'orientamento di molecole di CO asimmetriche in campi bicircolari. Quindi hanno sviluppato un modello Monte Carlo (MO-QTMC) a traiettoria quantistica molecolare semiclassico non adiabatico per districare il comportamento dipendente dall'orientamento dell'interazione di Coulomb molecolare e la struttura dell'orbitale molecolare sulle distribuzioni angolari di fotoelettroni. Hanno estratto la fase sub-barriera di Coulomb dei pacchetti d'onda di elettroni emessi e ricostruito il ritardo di Wigner asimmetrico della fotoemissione.
Lo schema "attoclock a doppio puntatore" con campi circolari scolpiti mostra la promettente potenziale applicazione nell'esplorazione del processo di fotoionizzazione risolto nel tempo e nella misurazione del ritardo di Wigner dipendente dall'orientamento delle molecole poliatomiche. + Esplora ulteriormente
