A espectroscopia de raios-X fornece acesso direto à natureza das ligações químicas, a partir do qual o resultado das reações químicas pode ser entendido. Assim, os pesquisadores estão explorando o desenvolvimento de fontes de raios-X e a implementação de novos métodos de medição. Pesquisadores do Instituto Max Born de Óptica Não Linear e Espectroscopia de Pulso Curto (MBI) combinaram agora com sucesso uma fonte harmônica de extrema alta ordem baseada em laser de mesa para espectroscopia de absorção de raio X suave de pulso curto na janela de água com o novo tecnologia flatjet. Eles são os primeiros a demonstrar a sondagem simultânea de átomos de carbono e nitrogênio em moléculas orgânicas em solução aquosa.

A espectroscopia de absorção de raios X (XAS) monitora orbitais eletrônicos desocupados com especificidade de elemento a partir da qual a estrutura eletrônica pode ser derivada. Para a maioria das moléculas orgânicas, a região espectral de raios-X suave (100-1000 eV) é relevante, como transições de borda K de elementos Z baixo (C, N, e O), e as bordas L de metais 3-D são encontradas lá. XAS é normalmente executado em instalações de grande escala, como anéis de armazenamento ou lasers de elétrons livres. Fontes baseadas em laser de mesa até agora só foram usadas esparsamente para sondar materiais puros, por exemplo., metais e filmes orgânicos. Até aqui, medições das bordas K de carbono ou nitrogênio de moléculas orgânicas em solução aquosa diluída não foram relatadas.

A equipe de pesquisa do MBI desenvolveu agora uma fonte brilhante de pulsos de raios-X suaves de femtossegundos, utilizando o processo de geração de harmônicos de ordem extrema extrema. Pulsos de driver de comprimento de onda longo (1,8 μm) gerados com um sistema de laser Ti:safira amplificado foram usados ​​para gerar harmônicos de alta ordem bem acima da faixa espectral convencional, ou seja, agora estendendo-se até 450 eV. Eles combinaram esta fonte com a tecnologia de jato plano líquido funcionando totalmente sob condições de vácuo. Os espectros de absorção em estado estacionário de moléculas orgânicas e sais inorgânicos em uma folha fina (~ 1 μm) de solução aquosa podem agora ser medidos em toda a chamada região da janela de água entre 200-540 eV (ver Fig. 1). Em particular, esta técnica permite a sondagem local simultânea em locais de carbono e nitrogênio dentro das moléculas. Com isso a pesquisa, eles demonstraram a viabilidade de seguir vários locais dentro de sistemas moleculares, com o potencial de sondar possíveis correlações entre esses locais em rearranjos moleculares.

Esta investigação representa um passo importante para a investigação sistemática de rearranjos ultra-rápidos de sistemas moleculares de fase de solução com espectroscopia de raios-X suave de femtossegundo. Isso poderia trazer novos insights sobre processos de transporte de carga ultrarrápidos e reações foto-induzidas em química e biologia.