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用桌面飞秒软X射线观察两侧的分子

X射线光谱学可以直接了解化学键的性质,从中可以了解化学反应的结果。为此,主要研究实验室开展了X射线源开发和新测量方法实施的紧张活动。MBI的研究人员现已成功地将基于桌面激光的极端高次谐波源与水幕中的短脉冲软X射线吸收光谱结合在一起,采用了新颖的flatjet技术。他们是第一个证明水溶液中有机分子中碳和氮原子同时探测的人。

X射线吸收光谱(XAS)监测具有元素特异性的未占用电子轨道,从中可以得到电子结构。对于大多数有机分子而言,软X射线光谱区域(100-1000 eV)是相关的,因为低Z元素(C,N和O)的K边缘跃迁和3d金属的L边缘在那里找到。XAS通常在大规模设施中进行,例如存储环或自由电子激光器。迄今为止,基于桌面激光的光源仅被稀疏地用于探测纯材料,例如金属和有机薄膜。到目前为止,尚未报道在稀水溶液中测量有机分子的碳或氮K边缘。

MBI的研究团队现已开发出一种明亮的飞秒软X射线脉冲源,利用极端高次谐波生成过程。使用放大的Ti:蓝宝石激光系统产生的长波长(1.8μm)驱动脉冲用于产生远高于传统光谱范围的高次谐波,即现在可以扩展到450eV。他们将这种来源与在真空条件下完全发挥作用的液体喷射技术相结合。现在可以在200-540eV的所谓水窗区域内测量有机分子和无机盐在薄(~1μm)水溶液片中的稳态吸收光谱。特别地,该技术使得能够在分子内的碳和氮位点同时进行局部探测。

该研究代表了用飞秒软X射线光谱系统研究溶液相分子系统超快速重排的重要一步。预计可以获得对化学和优游娱乐学中的超快电荷传输过程和光诱导反应的新见解。

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