飞秒x射线光谱分子和电子结构

X射线光谱分析是一种广泛使用的方法描述一个复合根据其特征X射线发射光谱¹。当能量提供给一个原子,原子中的电子吸收的能量和电子成为兴奋并跳转到一个更高的能量,直到最后回到原来的轨道。

在这个过程的回到最初的基态,先前的吸收光子的能量也会发出波长的光子,原子的特征¹。因此,根据不同的元素组成,每个院落都将有一个区分X射线发射光谱,可以检测到X射线光谱¹。

重组的分子结构是超快的,可以发生在飞秒,1000000000秒的1000000。瞬态的电子结构的确定状态的反应,因此可以理解这种转变²。

合理化的伍德沃—霍夫曼定律,这些快速债券重组涉及对称电子从反应物到产品的保护。光驱动,开环反应循环分子是一个常见的反应在生化和光电设备²。

例如,这无处不在的反应是一个重要的步骤在皮肤合成维生素D,和几个光电子技术基础光学开关、光学数据存储、光致变色器件²。

加利福尼亚大学的一个研究小组从化学系报道使用飞秒x射线吸收光谱跟踪变化的碳电子态1光敏开环转换期间,3-cyclohexadiene hexatriene(冠心病)³。

冠心病的光敏开环反应是一项基本的原型光化学反应发生在飞秒³。这个过程被认为通过一个中间激发态的最低pericyclic最低³。

从加州大学的斯蒂芬·里昂的团队也能瞬态的电子结构中间状态的快照在这个反应使用飞秒(fs)桌面设备的软x射线光谱²。

里昂的团队使用了一个紫外线泵脉冲引发冠心病的光敏开环反应。产生这样的脉搏,谐波产生,涉及红外(IR)频率的商业飞秒激光聚焦到一个氦(他)填充气体细胞转换红外射线x射线²。

非线性相互作用的红外射线他原子使红外射线的频率乘以300倍获得x射线脉冲。反应当时的进步探索可控延时使用x射线闪光³。

用时间分辨x射线能谱、x射线的波长吸收冠心病测量在给定的时间延迟后紫外线曝光。一系列的理论模拟造型开环过程和x射线与分子之间的相互作用在转换的过程中进行解码后得到的光谱指纹实验²。

结果的核心价光谱签名pericyclic最小和含时密度泛函理论计算显示边界的重叠和混合价轨道能级³。价层电子结构也被发现出现在60±20 fs紫外线光致激发和衰变后110±60 fs³。

里昂的团队成功的快照转换了冠心病hexatriene飞秒的优势,阐明冠心病分子内的电子如何转变为环打开,形成一个线性结构^2、3。

的研究小组认为,他们的工作将进一步的理解分子的耦合演化和电子结构²。他们也希望研究其他激活相关的化学反应燃烧过程使用飞秒x射线光谱²。

引用

1. Bonnelle C。“第七章。x射线光谱”。年度报告部分“C”(物理化学)。皇家化学学会的,1987年1月1日。网络。http://pubs.rsc.org/-/content/articlepdf/1987/pc/pc9878400201。
2. “你来到附近的一个实验室:飞秒x射线光谱”。Phys.org。2017年4月6日。网络。2017年4月10。https://phys.org/news/2017-04-lab-bench-femtosecond-x-ray-spectroscopy.html。
3. “飞秒的x射线光谱electrocyclic开环反应”,欧洲杯线上买球(2017)。网络。http://欧洲杯线上买球science.sciencemag.org/content/356/6333/54。
4. 图片来源:Shutterstock.com/junrong

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