Vers de nouvelles voies de réaction
Aperçu de la dynamique moléculaire dans la fenêtre temporelle ultra-courte suivant l'excitation UV
Le groupe Attosecond Science du Center for Free-Electron Laser Science de DESY a mis au point une nouvelle source lumineuse capable de produire des impulsions extrêmement courtes pour l'étude de la dynamique moléculaire induite par les UV avec une résolution temporelle sans précédent. Des scientifiques de DESY et de l'université de Hambourg décrivent leurs observations uniques dans la revue Nature Communications.
Nicoletta Calegari
Les rayons ultraviolets (UV) qui pénètrent dans notre atmosphère déclenchent de nombreux processus photochimiques et photobiologiques dans les molécules, tels que les dommages causés à l'ADN. Cependant, l'absence d'impulsions UV extrêmement courtes a jusqu'à présent entravé notre capacité à saisir pleinement les mécanismes ultrarapides clés qui se produisent aux tout premiers stades des interactions entre la lumière et les molécules. Les quelques femtosecondes qui suivent l'absorption de la lumière sont particulièrement importantes, car c'est à ce moment-là que se produit le mouvement concerté des électrons et des noyaux qui définit en fin de compte la réactivité moléculaire. Une meilleure compréhension des processus induits par les UV dans les molécules dans cette fenêtre temporelle étroite est essentielle pour ouvrir de nouvelles voies de réaction.
Dans leurs récents travaux, les scientifiques ont donc cherché à savoir si, lorsque l'excitation UV d'une molécule est si rapide qu'elle se produit avant que les noyaux ne commencent à bouger, il est possible d'agir à l'échelle de quelques femtosecondes pour influencer la réactivité du système sur des échelles de temps beaucoup plus longues.
En utilisant leur nouvelle source lumineuse pour étudier l'iodométhane, une molécule de référence pour la spectroscopie dans l'ultraviolet, ils ont découvert que dans une fenêtre étroite d'environ 5 femtosecondes après l'excitation de la molécule, une deuxième impulsion laser peut empêcher sa fragmentation. "Ce phénomène n'avait jamais été observé auparavant en raison de la longue durée de l'impulsion UV généralement utilisée pour les expériences laser", explique Francesca Calegari, chef du groupe Attosecond Science, scientifique principal à DESY, professeur à l'université de Hambourg et porte-parole du pôle d'excellence "CUI : Imagerie avancée de la matière". Sans la seconde impulsion, la molécule se dissocie inévitablement.
"Nos observations expérimentales nous ont également permis de confirmer la validité d'un modèle théorique qui, à son tour, a fourni de précieuses informations sur la réponse moléculaire induite par les UV, comme le temps nécessaire pour atteindre la distance internucléaire de la liaison C-I où les deux états électroniques de la molécule neutre peuvent échanger des populations", ajoute Vincent Wanie, co-auteur et scientifique au sein du groupe Attosecond Science.
Les travaux expérimentaux et théoriques combinés montrent comment des impulsions UV de quelques femtosecondes ouvrent la voie à la manipulation de photoproduits de molécules neutres en agissant dans les tout premiers instants qui suivent la photoexcitation. Les scientifiques ont pu démontrer un nouveau schéma de photoprotection contre la dissociation moléculaire sur la base de leurs découvertes. Cette approche pourrait être adoptée par d'autres groupes de recherche pour étudier les phénomènes critiques déclenchés par le rayonnement ultraviolet, avec des applications potentielles dans des domaines tels que la photochimie, la photocatalyse et la photobiologie.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Lorenzo Colaizzi, Sergey Ryabchuk, Erik P. Månsson, Krishna Saraswathula, Vincent Wanie, Andrea Trabattoni, Jesús González-Vázquez, Fernando Martín, Francesca Calegari; "Few-femtosecond time-resolved study of the UV-induced dissociative dynamics of iodomethane"; Nature Communications, Volume 15, 2024-10-25
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