Como os pesquisadores podem usar o mecanismo de fotoionização para obter informações sobre o potencial molecular complexo? Esta pergunta já foi respondida por uma equipe liderada pelo Prof. Dr. Giuseppe Sansone do Instituto de Física da Universidade de Freiburg. Os pesquisadores de Freiburg, do Instituto Max Planck de Física Nuclear em Heidelberg e grupos da Universidad Autonoma em Madri/Espanha e da Universidade de Trieste/Itália publicaram seus resultados na revista Nature Communications .
Na origem da fotoionização, também chamada de efeito fotoelétrico, um átomo ou molécula absorve um quantum de luz, geralmente indicado como fóton, de um campo externo. A energia absorvida neste processo é transferida para um elétron, que é liberado, deixando para trás um íon carregado individualmente. Em vários aspectos e para diversas aplicações, o efeito pode ser considerado instantâneo, o que significa que não há atraso de tempo significativo entre a absorção do fóton e o instante em que o elétron é emitido. No entanto, vários experimentos realizados nos últimos anos evidenciaram que atrasos pequenos, mas mensuráveis, na faixa de attossegundos (1 como =10 ^-18 s) ocorrem entre esses dois processos.

Geração de pulsos de attosegundo

"Graças às fontes de laser avançadas e espectrômetros especialmente projetados disponíveis em nosso laboratório, podemos gerar as mais curtas rajadas de luz, durando apenas algumas centenas de attosegundos", explica Sansone. "Além disso, podemos reconstruir a orientação de moléculas simples quando absorvem um fóton de um pulso de laser externo. Usamos esses pulsos para investigar o movimento dos elétrons após a absorção de um fóton."

Elétrons experimentam caminhos com possíveis picos e vales

Os pesquisadores descobriram que, ao sair da molécula, o elétron experimenta uma paisagem complexa caracterizada por picos e vales potenciais. Estes são determinados pela distribuição espacial dos átomos que compõem o sistema. O caminho seguido pelo elétron durante seu movimento pode afetar o tempo que leva para ser liberado.

Extensão para sistemas moleculares mais complexos possível

No experimento, a equipe mediu os atrasos de tempo acumulados pelos elétrons emitidos pelo CF₄ moléculas em diferentes direções espaciais foram medidas usando um trem de pulso de attossegundo combinado com um campo infravermelho ultracurto. "Combinando essas informações com a caracterização da orientação espacial da molécula, podemos entender como a paisagem potencial e, em particular, os picos potenciais afetam o atraso de tempo", diz o físico de Freiburg.

O trabalho pode ser estendido para sistemas moleculares mais complexos e para mudanças de potencial em escalas de tempo ultracurtas. Em geral, enfatiza Sansone, essa abordagem poderia dar a possibilidade de mapear paisagens potenciais complexas de dentro, com resolução temporal sem precedentes.