In Science zijn de eerste beelden getoond van een acetyleenmolecuul dat bezig is te ontleden. Kwestie van een tot op de femtoseconde nauwkeurige timing, meldt een internationaal gezelschap.

De door Jens Biegert (ICFO, Barcelona), Chii-Dong Lin (Kansas State University) en collega’s toegepaste techniek heet laser-induced electron diffraction (LIED). Het komt er op neer dat je met een infraroodlaser één of meer elektronen uit het molecuul schiet. Omdat het elektrische veld van zo’n laser oscilleert, maakt een deel van die elektronen een U-bocht en bombardeert de moleculen (inmiddels dus ionen) waar ze zojuist uit zijn gekomen. Die zijn in de tussentijd doorgegaan met desintegreren, en het diffractiepatroon van de opnieuw door ze weggekaatste elektronen geeft een indruk van hoe het ion er dan inmiddels uit ziet.

Een persbericht van ICFO noemt het een ‘moleculaire selfie’.

Bij de klassieke femtochemische ‘pump-probe’-experimenten waar wijlen Ahmed Zewail in 1999 een Nobelprijs mee verdiende, gebruik je voor het wegschieten van elektronen en voor het opnemen van het patroon twee opeenvolgende laserpulsen. De timing is dan heel lastig goed te krijgen.

LIED werkt in wezen maar met één puls, dus die timing is het probleem niet meer: berekend is dat het moment van de ‘opname’ tot op 0,6 femtoseconde nauwkeurig is vast te stellen. Nadeel is wel dat je dat moment nauwelijks kunt verschuiven omdat het afhankelijk is van de golflengte van je infraroodlaser. Je komt altijd ergens rond de 10 femtoseconden uit.

Een misschien nog groter probleem is dat er uiterst complexe berekeningen nodig zijn om uit het meetsignaal een beeld van een molecuul te destilleren.

In dit geval is het dus gelukt met C2H2, dat splitst in H+, C2H+ en twee losse elektronen. De artist’s impression toont het molecuul na 9 femtoseconden, als het nog net niet zo ver is.

bron: ICFO, Kansas State University