1. Assorbimento dei fotoni:
- Quando un materiale assorbe un fotone, l'energia del fotone viene trasferita agli elettroni del materiale, provocandone la transizione verso stati energetici più elevati.
- Questo trasferimento di energia può provocare l'eccitazione delle vibrazioni atomiche, poiché l'aumento di energia degli elettroni può sconvolgere le posizioni di equilibrio degli atomi.
2. Risonanza plasmonica di superficie:
- La risonanza plasmonica superficiale è un fenomeno che si verifica quando la luce interagisce con nanoparticelle metalliche o pellicole metalliche sottili.
- La luce incidente crea oscillazioni collettive di elettroni sulla superficie del metallo, note come plasmoni di superficie.
- L'energia dei plasmoni di superficie può essere trasferita agli atomi vicini, provocando l'eccitazione delle vibrazioni atomiche.
3. Eccitazione Fonone-Polaritone:
- I fononi-polaritoni sono quasiparticelle risultanti dall'accoppiamento della luce con i fononi ottici (vibrazioni reticolari quantizzate).
- Quando le onde luminose interagiscono con un materiale con un'alta concentrazione di fononi ottici, l'energia della luce può essere trasferita ai fononi, provocando l'eccitazione delle vibrazioni atomiche.
4. Eccitazione laser ultraveloce:
- Gli impulsi laser ultraveloci possono fornire un'energia luminosa intensa su scale temporali estremamente brevi.
- Utilizzando impulsi laser a femtosecondi o picosecondi è possibile eccitare vibrazioni atomiche ad alta frequenza note come fononi coerenti.
- I fononi coerenti mostrano oscillazioni sincronizzate e possono essere utilizzati per studiare la dinamica a livello atomico.
5. Effetto fotoacustico:
- L'effetto fotoacustico prevede la conversione dell'energia luminosa assorbita in calore e la successiva generazione di onde acustiche dovute alla dilatazione termica.
- Quando la luce viene assorbita da un materiale, provoca un rapido aumento della temperatura, portando all'espansione e alla contrazione del materiale.
- Questa espansione genera onde acustiche che trasportano informazioni sulle vibrazioni atomiche indotte dalla luce assorbita.
6. Spettroscopia Raman:
- La spettroscopia Raman è una tecnica che utilizza la diffusione anelastica della luce per sondare le vibrazioni molecolari.
- Quando la luce interagisce con una molecola, può trasferire energia a specifiche modalità vibrazionali, risultando nell'emissione di luce diffusa con frequenze spostate.
- L'analisi di questi spostamenti di frequenza fornisce informazioni sulle vibrazioni molecolari e sugli spostamenti atomici.
Questi metodi consentono a ricercatori e scienziati di comprendere le interazioni fondamentali tra luce e materia a livello atomico. Convertendo la luce in vibrazioni atomiche, ottengono informazioni sulle proprietà dei materiali, sui processi di trasferimento di energia e sulla dinamica delle strutture atomiche.
