【前沿技術】利用阿秒雷射跟蹤分子動力學過程

2020-11-24 網易新聞

2020-11-22 23:02:46　來源: 藍海星智庫

舉報

　　受美國陸軍研究署資助，加州大學伯克利分校的研究人員利用阿秒瞬態吸收光譜跟蹤了溴化碘分子絕熱光解動力學過程。

　　通常認為分子動力學過程非絕熱相互作用是各種光學化學反應的關鍵。但是，探測器達不到飛秒級時間解析度，且具有簡併性，無法實時觀測非絕熱動力學。研究人員採用可見光飛秒雷射脈衝照射溴化碘分子，激發最外層電子；短暫延遲後，用阿秒X射線/極紫外脈衝照射溴化碘，濾波後用光柵和探測器探測原子核、共價鍵等的吸收譜。吸收譜覆蓋碘最外層電子躍遷4d→5p，溴最外層電子躍遷3d→4p以及2p3/2→2d5/2、2p1/2→2d3/2、2p3/2→2d3/2電子躍遷。通過設定探測光和激發光之間的延遲，可重複獲得吸收譜，觀察電子躍遷吸收峰並跟蹤原子激發過程。實驗結果表明，內層電子吸收有極高的解析度，可顯示電子軌道的精細結構，且能清楚觀察非絕熱區中的近退化電子態，利用量子化學計算模擬價態轉變的步驟。

　　

　　圖1 實驗裝置

　　這項研究為跟蹤超快化學動力學過程提供了有力工具，有助於深入研究各種分子的動力學過程，為新材料設計提供了一種新思路。

　　（藍海星）

　　

特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺「網易號」用戶上傳並發布，本平臺僅提供信息存儲服務。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相關焦點

  • 「前沿技術」利用阿秒雷射跟蹤分子動力學過程
    ---------- 獲取更多信息，請關注我們----------受美國陸軍研究署資助，加州大學伯克利分校的研究人員利用阿秒瞬態吸收光譜跟蹤了溴化碘分子絕熱光解動力學過程。通常認為分子動力學過程非絕熱相互作用是各種光學化學反應的關鍵。
  • 雷射直接度量阿秒電子動力學研究獲進展
    近日，中國科學院上海光學精密機械研究所強場雷射物理國家重點實驗室在阿秒電子動力學領域取得進展，採用高對比度飛秒雷射脈衝技術與等離子體鏡鎖相機制，解決了飛秒雷射脈衝與阿秒電子脈衝的時空同步難題，實驗中觀測到電子在光場調製下的空間條紋圖，實驗驗證了「全光阿秒電子示波器」的可行性。
  • 上海光機所在雷射直接度量阿秒電子動力學研究中獲進展
    近日，中國科學院上海光學精密機械研究所強場雷射物理國家重點實驗室在阿秒電子動力學領域取得進展，採用高對比度飛秒雷射脈衝技術與等離子體鏡鎖相機制，解決了飛秒雷射脈衝與阿秒電子脈衝的時空同步難題，實驗中觀測到電子在光場調製下的空間條紋圖，實驗驗證了「全光阿秒電子示波器」的可行性。
  • 《Nature》子刊:雷射直接測繪阿秒脈衝的電子動力學
    江蘇雷射聯盟導讀： 據悉，最近，來自上海光機所的研究人會員觀察到使用飛秒雷射場誘導的周期性的電子束條紋。科學家們首次為大家展示了 前所未有的的時間解析度的阿秒電子動力學的直接計量學結果。
  • 知道「阿秒電子動力學」嗎?與晶體對稱性產生的有趣應用!
    博科園：本文為物理學類DESY和MPSD的科學家利用晶體對稱性和阿秒電子動力學這項新證明的技術可能會在petahertz電子學和新型量子材料的光譜研究中找到有趣應用。氣體中高次諧波產生非線性過程是阿秒科學的基石之一，廣泛應用於許多科學領域，包括物理、化學和生物學。這種強場現象將許多低能光子從強雷射脈衝轉換成能量高得多的光子（小百科：「阿託秒」（阿秒）作為一個理論上的時間量程而存在，為10的負18次方秒）。
  • 我國在原子分子超快動力學研究方面取得重要進展
    中國證券網訊 新華社12月25日消息，飛秒強雷射為在原子時空尺度（阿秒時間與亞埃空間尺度）探測物質微觀結構及電子超快動力學提供了重要手段。近日，我國專家在利用飛秒強雷射探測原子分子結構及電子超快動力學研究方面取得重要進展。
  • 阿秒脈衝揭示了分子中的電子波紋
    美國能源部SLAC國家加速器實驗室和史丹福大學的科學家領導的研究小組，第一個利用新技術產生強大的阿秒X射線雷射脈衝的實驗表明，可以在分子中產生稱為「脈衝拉曼散射」的電子波紋。
  • (科技)我國在原子分子超快動力學研究方面取得重要進展
    新華社武漢１２月２５日電（記者李偉）飛秒強雷射為在原子時空尺度（阿秒時間與亞埃空間尺度）探測物質微觀結構及電子超快動力學提供了重要手段。近日，我國專家在利用飛秒強雷射探測原子分子結構及電子超快動力學研究方面取得重要進展。
  • 超快超強雷射及其科學應用發展趨勢研究
    阿秒雷射乃至仄秒雷射追求採用更短脈衝寬度的超快雷射來研究物質內部更快的超快過程，需要發展更高脈衝能量、更短脈衝寬度、更高光子能量的高性能阿秒（10–18 s）雷射。將阿秒脈衝的光子能量推進到硬X射線波段和伽馬射線波段，將脈衝寬度推進到仄秒（10–21 s）的時間尺度，從而將人類能夠探索的物質層次從原子/分子水平推進到原子核尺度 。
  • 《國際科學技術前沿報告2019》X射線自由電子雷射國際發展態勢分析
    XFEL的出現使得泵浦-探針實驗、X射線相干散射成像實驗、X射線衍射成像實驗成為可能，也使得化學、物理、材料、生物學研究從拍攝分子照片的時代跨越到了錄製分子電影的時代，將帶來相關科學和技術領域的一系列重大變革。X射線自由電子雷射的建設和應用對我國基礎科學、前沿技術和工業領域的發展具有戰略性重要意義。
  • 聚焦光譜分析技術前沿「超快光譜」——光譜分析前沿技術論壇(北京...
    (北京)」現場　　「光譜分析前沿技術論壇(北京)」的內容較多的集中於超快光譜技術。當入射光脈衝照射在所研究的物理體系上時，會觸發體系內產生一些非平衡的動力學過程，可以通過出射光中的信號來了解這些非平衡過程。「超快」這個形容詞指的是所研究現象的時間尺度，時間尺度可以跨越幾個數量級，從阿秒到納秒;「超快」也可以指光脈衝的寬度或脈衝間隔。　　超快光譜的出現，讓人們能通過「慢動作」觀察到處於化學反應過程中的原子與分子的轉變狀態，給化學以及相關科學領域帶來一場新的革命。
  • 戰略研究丨超快超強雷射及其科學應用發展趨勢研究
    將阿秒脈衝的光子能量推進到硬X射線波段和伽馬射線波段，將脈衝寬度推進到仄秒（10–21s）的時間尺度，從而將人類能夠探索的物質層次從原子/分子水平推進到原子核尺度 。飛秒時間尺度對應著原子/分子、材料、生物蛋白、化學反應等豐富物質體系的超快過程，有著廣泛而重要的應用。
  • 物理所「阿秒雷射脈衝的產生與測量裝置」通過成果鑑定
    中國科學院物理研究所光物理重點實驗室在多年研究的基礎上，利用自己組建的阿秒雷射產生與測量裝置成功地獲得了單個阿秒雷射脈衝。3月19日，該項研究成果通過了由中科院組織的專家鑑定。　　阿秒雷射脈衝（1阿秒=10-18秒，為千分之一飛秒，1飛秒為千萬億分之一秒）是目前人們所能控制的最短時間過程，可以用來測量原子內繞核運動電子的動態行為等超快物理現象。自本世紀初誕生以來，已在凝聚態物理、原子分子物理、X射線雷射物理、化學等方面取得了系列重大應用突破。
  • 中佛羅裡達大學通過工業雷射器產生阿秒雷射
    使該領域發展成為可能的技術突破是基於超短雷射脈衝的產生，這種脈衝只持續電磁波的幾個周期振蕩。這些短脈衝的聚焦強度相當於電子在原子和分子中經歷的電場強度。阿秒科學領域最初是通過將強雷射脈衝非線性壓縮到兩個光學周期以下而得以實現的。二十年後，要產生這樣的短脈衝，仍然需要最先進的雷射器，才能最有效地利用稀有氣體中的「瞬時」光學非線性來進行頻譜加寬和參數頻率轉換。
  • 原子光電離-從光電效應到阿秒物理
    報告題目：原子光電離-從光電效應到阿秒物理報 告 人：陳京 研究員，北京應用物理與計算數學研究所報告摘要：雷射技術的發明、發展及應用使人們對對物質光電離過程的認識從弱場條件下的微擾圖像過渡到強場下的非微擾圖像。
  • 【光物理前沿6】超快光學研究前沿
    １９８６年，西安光機所陳國夫研究員在英國聖安德魯斯大學訪問期間利用染料雷射器與碰撞鎖模技術獲得了１９ｆｓ的當時世界最短紀錄。１９９１年起，「八五」攀登計劃支持開展了「飛秒雷射脈衝與超快過程研究」。參加這一項目的有來自６個大學和中科院６個研究所的科研人員。在這一項目中，重點研究了摻鈦藍寶石飛秒雷射器、摻鈦藍寶石雷射晶體生長技術、皮秒分幅相機以及飛秒雷射在光合作用機理與化學反應過程研究中的應用等。
  • 國內第一個高次諧波XUV雷射超快反應動力學實驗平臺在蘭州運行...
  • 飛秒強雷射調控二聚體分子超快動力學研究獲進展
    近日，中國科學院精密測量科學與技術創新研究院研究員柳曉軍團隊與奧地利維也納工業大學研究人員合作，在飛秒強雷射與團簇分子相互作用研究中，發現了一種在亞光學周期時間尺度內發生的雷射誘導電子轉移（LITE）現象，為利用飛秒強雷射控制複雜分子化合物的超快動力學開闢了一條新途徑。光誘導電荷轉移是自然界普遍存在的一種微觀超快物理過程，對光催化和光合反應等起著至關重要的作用。
  • 雷射、啁啾脈衝放大、超快光學和諾貝爾獎
    時至今日, 以鈦寶石為雷射介質, 利用克爾透鏡技術實現鎖模種子雷射, 利用啁啾脈衝技術進行能量放大的超短超強脈衝雷射廣泛應用於原子分子物理、超快光學、超快化學、瞬態光譜學、等離子體物理、雷射粒子加速、核物理與核醫學、實驗室天體物理、雷射聚變、高能物理等領域, 成為前沿科技發展的最重要驅動光源。
  • 化學反應,是由各自的電子結構和動力學決定!
    化學反應在其最基本的水平上，是由它們各自的電子結構和動力學決定。在光照射等刺激的引導下，電子在液體或固體中重新排列。這個過程只需要幾百阿秒，1阿秒是十億分之一秒的十億分之一秒。電子對外場很敏感，所以研究人員可以很容易地通過用光脈衝照射電子來控制它們。一旦這樣在時間上塑造了阿秒脈衝的電場，研究人員就可以實時控制電子動力學。