"Coloque uma excitação no sistema e observe como ele evolui." De acordo com o físico Professor Tobias Brixner, este é o credo da espectroscopia óptica. Vários métodos são conhecidos na literatura. Mas geralmente apenas o comportamento de uma única excitação e suas consequências são investigados.

Agora, físicos e químicos da Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) na Baviera, Alemanha, apresentaram dois novos princípios de espectroscopia óptica na revista Nature Communications . Ambas as abordagens mostram novos desenvolvimentos da chamada espectroscopia bidimensional coerente (2-D). Na espectroscopia 2-D convencional, os cientistas estimulam um sistema em uma frequência específica e observam o que acontece em outra frequência.

"Em vez de começar com uma excitação e analisar sua dinâmica, aqui implantamos duas excitações no mesmo sistema e observamos como elas interagem, "diz o professor Brixner, Chefe da Cátedra de Físico-Química I da JMU, responsável pelo projeto de pesquisa na Universidade de Würzburg. Isso dá acesso direto, por exemplo, aos fenômenos de propagação (como o transporte de energia) porque os sinais no novo método surgem apenas se duas excitações inicialmente separadas se movem e depois se encontram.

Os cientistas ilustram a ideia de "espectroscopia de exciton-exciton-interação-bidimensional- (EEI2D)" usando um agregado J baseado em bisimida de perileno. "Os agregados J estão entre as classes mais importantes de estruturas supramoleculares e a classe de corantes de bisimida de perileno é ideal para tais experimentos, "O professor Frank Würthner explica; ele chefia a cadeira de química orgânica II da JMU e colabora no estudo.

Este método é aplicável a numerosos físicos, químico, sistemas biológicos ou de engenharia, por exemplo, para decodificar propriedades dinâmicas, como transporte de energia de sistemas de coleta de luz natural e agregados de corantes artificiais.

Investigando ionização com o esquema 2-D

Os físicos da equipe de Tobias Brixner conduziram pesquisas adicionais combinando espectroscopia 2-D coerente com feixes moleculares "Isso nos permitiu investigar a ionização com o esquema 2-D pela primeira vez, "explica o professor. Para tanto, eles usaram espectrometria de massa em vez de detecção óptica e obtiveram espectros 2-D não apenas para a molécula mãe, mas simultaneamente também para todos os fotoprodutos.

"Nosso principal desafio era o fato de que as densidades de partículas em feixes moleculares são muito baixas, tornando fútil quaisquer tentativas convencionais anteriores de detectar sinais de mistura de quatro ondas emitidos de forma coerente, "Brixner diz. Em vez disso, os pesquisadores observaram o íon gerado pela sequência de pulsos de excitação, fundindo assim dois campos de pesquisa até então separados, nomeadamente espectroscopia 2-D e espectrometria de massa.

Os físicos usaram o método exemplarmente para identificar as vias de ionização dos estados 3d Rydberg em dióxido de nitrogênio. No futuro, este desenvolvimento permitirá estudar a influência do ambiente na dinâmica coerente em moléculas maiores.