A presença de campos de radiação de alta energia no universo produz várias moléculas superexcitadas, que desempenham um papel importante como um intermediário de reação.

Compreender os processos de fragmentação de moléculas superexcitadas é importante nas atmosferas superiores dos planetas e na região de fotodissociação (PDR) da nebulosa planetária. Contudo, a investigação de tais processos em laboratório é desafiadora devido à falta de fótons energéticos para excitar as moléculas a estados altamente excitados.

Com o advento do intenso, laser pulsado de elétrons livres (FEL) na Fonte de Luz Coerente de Dalian (DCLS) em Dalian, China, o estudo de fotofragmento de moléculas e radicais tornou-se viável para comprimentos de onda ultravioleta de vácuo (VUV) abaixo de 100 nm usando espectroscopia de energia translacional de alta resolução.

Recentemente, Grupo do Prof. Yuan Kaijun e do Prof. Yang Xueming do Instituto de Física Química de Dalian (DICP) da Academia Chinesa de Ciências, em colaboração com o Prof. Hu Xixi e o Prof. Xie Daiqian da Universidade de Nanjing, super-rotores OH eletronicamente excitados em fotoquímica de água pela primeira vez.

Este estudo foi publicado em Journal of Physical Chemistry Letters em 24 de agosto.

"Usamos pulsos de laser VUV-FEL com comprimento de onda de 96,4 nm para excitar a molécula de água a um estado de Rydberg alto com energia acima de seu potencial de ionização, e então o átomo H produzido na fragmentação desta molécula de água superexcitada foi detectado usando a técnica HRTOF, "disse o Prof. Yuan.

Os resultados experimentais indicaram que os canais de fragmentação binários H + OH e os canais triplos O + 2H estão presentes na fotólise de 96,4 nm. Super-rotores OH eletronicamente excitados, com a energia interna logo acima da energia de dissociação OH (A), foram observados pela primeira vez, que eram apenas suportados pelas grandes barreiras centrífugas. A vida útil desses super-rotores OH eletronicamente excitados dependia do efeito de tunelamento e do efeito de pré-dissociação.

"Nós recalculamos as curvas de energia potencial de OH, e descobri que, embora o N =36, o nível de rotação puro de OH já estava acima de seu limite de dissociação, e a vida útil de tunelamento deste estado através da barreira centrífuga foi bastante longa (> 2 anos). Contudo, os cruzamentos dos níveis ro-vibracionais com os estados repulsivos causaram severa predissociação, "disse o Prof. Hu.

A taxa de pré-dissociação foi várias ordens de magnitude mais rápida do que a taxa de tunelamento. Como resultado, a vida útil dos super-rotores OH foi de cerca de 370-57 ps. Isso sugere que esses super-rotores eletronicamente excitados identificados no presente trabalho podem ter um papel nas reações químicas subsequentes na atmosfera densa.