Nuevos métodos de espectroscopía 2D

• Fecha : 5 de julio de 2018
• Fuente : Universidad de Würzburg
• Resumen : La espectroscopía óptica permite investigar la estructura energética y las propiedades dinámicas de los sistemas cuánticos complejos. Los investigadores ahora presentan dos nuevos enfoques de espectroscopía bidimensional coherente.

"Ponga una excitación en el sistema y observe cómo evoluciona". Según el físico profesor Tobias Brixner, este es el credo de la espectroscopía óptica. Se conocen varios métodos en la literatura. Pero generalmente solo el comportamiento de una sola excitación y sus consecuenciasson investigados

Ahora los físicos y químicos de Julius-Maximilians-Universität Würzburg JMU en Baviera, Alemania, han presentado dos nuevos principios de espectroscopía óptica en la revista Comunicaciones de la naturaleza . Ambos enfoques muestran nuevos desarrollos de la llamada espectroscopía bidimensional coherente 2D. En la espectroscopía 2D convencional, los científicos excitan un sistema a una frecuencia específica y observan lo que sucede en otra frecuencia.

"En lugar de comenzar con una excitación y analizar su dinámica, aquí desplegamos dos excitaciones en el mismo sistema y observamos cómo interactúan", dice el Profesor Brixner, Jefe de la Cátedra JMU de Química Física I que está a cargo de la investigaciónproyecto en la Universidad de Würzburg. Esto da acceso directo, por ejemplo, a los fenómenos de propagación como el transporte de energía porque las señales en el nuevo método surgen solo si dos excitaciones inicialmente separadas se mueven y luego se encuentran.

Los científicos ilustran la idea de la "espectroscopía excitón-excitón-interacción-bidimensional EEI2D" utilizando un agregado J a base de perileno bisimida. "Los agregados J se encuentran entre las clases más importantes de estructuras supramoleculares yla clase de tintes de bisileno de perileno es ideal para tales experimentos ", explica el profesor Frank Würthner; dirige la Cátedra JMU de Química Orgánica II y colabora en el estudio.

Este método es aplicable a numerosos sistemas físicos, químicos, biológicos o de ingeniería, por ejemplo, para decodificar propiedades dinámicas como el transporte de energía de sistemas de captación de luz natural y agregados de colorantes artificiales.

Investigación de ionización con el esquema 2D

Los físicos del equipo de Tobias Brixner llevaron a cabo más investigaciones combinando espectroscopía 2D coherente con haces moleculares "Esto nos ha permitido investigar la ionización con el esquema 2D por primera vez", explica el profesor. Para este propósito, utilizaron espectrometría de masasde detección óptica y espectros 2D obtenidos no solo para la molécula original sino también para todos los fotoproductos.

"Nuestro principal desafío fue el hecho de que las densidades de partículas en los haces moleculares son muy bajas, lo que hace inútil cualquier intento convencional anterior de detectar señales de mezcla de cuatro ondas emitidas coherentemente", dice Brixner. En cambio, los investigadores observaron el ion generado por elsecuencia de pulsos de excitación, fusionando así dos campos de investigación hasta ahora separados, a saber, espectroscopía 2D y espectrometría de masas.

Los físicos utilizaron el método de manera ejemplar para identificar las vías de ionización de los estados 3d de Rydberg en dióxido de nitrógeno. En el futuro, este desarrollo permitirá estudiar la influencia del medio ambiente en la dinámica coherente en moléculas más grandes.

Ambos enfoques nuevos se desarrollaron dentro del alcance de los proyectos de investigación "Solar Technologies Go Hybrid" de la Unidad de Investigación DFG 1809 y el proyecto ERC "MULTISCOPE".

Fuente de la historia :

Materiales proporcionado por Universidad de Würzburg . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.

Referencia del diario :

1. Sebastian Roeding, Tobias Brixner. espectrometría de masas electrónica bidimensional coherente . Comunicaciones de la naturaleza , 2018; 9 1 DOI: 10.1038 / s41467-018-04927-w