Un gruppo internazionale di ricercatori, coordinato dal CNR-IOM, ha pubblicato un nuovo studio che getta luce sui processi fisico-chimici ultraveloci che avvengono quando una molecola viene eccitata con radiazione ultravioletta. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Journal of the American Chemical Society.
Utilizzando impulsi di raggi X ultracorti e altamente stabili prodotti dal laser a elettroni liberi FERMI presso il laboratorio di luce di sincrotrone Elettra a Trieste, gli scienziati sono stati in grado di osservare in dettaglio come gli elettroni e gli atomi all’interno di una molecola si muovano e si riorganizzino nell’arco di femtosecondi (un milionesimo di miliardesimo di secondo).
Il lavoro si concentra sulla molecola di CS₂ (disolfuro di carbonio), una molecola semplice nella sua struttura, ma dalle dinamiche complesse quando viene eccitato dalla luce ultravioletta.
Grazie ad un confronto dettagliato fra dati sperimentali e accurati calcoli teorici, i ricercatori hanno potuto rilevare non solo i segnali principali legati alla frammentazione della molecola, ma anche deboli “segnali satellite” associati a particolari riorganizzazioni elettroniche chiamate shake-down.
Per la prima volta, utilizzando la tecnica di spettroscopia fotoelettronica ai raggi X (XPS) risolta in tempo, questi segnali satellite sono stati osservati in tempo reale durante una reazione fotochimica, offrendo un’indicazione sensibile e selettiva dei cambiamenti strutturali ed elettronici che avvengono prima della dissociazione della molecola.
“Questi risultati mostrano come le nuove tecniche basate su laser a elettroni liberi ci permettano di seguire passo dopo passo le reazioni fotochimiche in tempo reale, con una precisione senza precedenti.” spiega Michele Di Fraia, ricercatore CNR-IOM presso la linea di luce Low Density Matter del laser ad elettroni liberi FERMI in Trieste.
Questa nuova tecnica chiamata “spettroscopia shake-down risolta nel tempo” rappresenta uno strumento potente e generale, con grande potenziale come sonda di nuova generazione della dinamica molecolare ultraveloce.
DOI: 10.1021/jacs.5c09162