Bơm–dò: xem phân tử phản ứng theo femtosecond
Đọc động học hấp thụ quá độ ở ba bước sóng dò: tách hấp thụ trạng thái kích thích, bleach trạng thái cơ bản và dải sản phẩm, rồi rút ra thời gian sống.
Mục tiêu
Gán dấu ΔA cho từng nguồn gốc phổ, rút hằng số phân rã của trạng thái kích thích (τ ≈ 2,2 ps) và thời gian mọc của sản phẩm (τ ≈ 1,4 ps), rồi lập luận động học chứng minh gì về trung gian.
Dụng cụ và hoá chất
Bàn siêu nhanh ảo: chùm bơm femtosecond, chùm dò ánh sáng trắng trễ, và các vết ΔA tính toán ở 450, 530 và 640 nm.
Cách làm
- Chọn 450 nm: tín hiệu dương nhảy lên tại t = 0 rồi tắt — hấp thụ trạng thái kích thích: dân số S₁ hấp thụ photon dò.
- Sang 530 nm: vết âm — bleach trạng thái cơ bản, vì phân tử đã bơm không còn hấp thụ ở đó. Quan sát nó hồi phục khi S₀ được lấp lại.
- Ở 640 nm tín hiệu mọc lên với τ ≈ 1,4 ps — một loài mới hấp thụ ở chỗ cả S₀ lẫn S₁ đều không: sản phẩm.
- Rê chuột trên từng vết tại t = τ: kiểm tra tín hiệu đã giảm (hoặc tăng) tới khoảng 63 % quãng đường giữa giá trị đầu và cuối.
- So sánh tắt ESA (2,2 ps) với mọc sản phẩm (1,4 ps): sự lệch gợi ý sản phẩm sinh từ trung gian nóng chứ không trực tiếp từ S₁.
Điều cần quan sát
- Cả ba tín hiệu đều xuất hiện đúng tại t = 0 — bơm và dò chỉ dài femtosecond nên dụng cụ phân giải được khoảnh khắc kích thích.
- Bleach hồi phục chậm hơn ESA tắt — một phần dân số bị giữ trong trạng thái tối hay kênh sản phẩm.
- Không có tín hiệu trước t = 0 — ΔA là phép đo hiệu (đã bơm trừ chưa bơm) nên nó mù với phân tử đang nghỉ.
Giải thích
Hấp thụ quá độ đo : ΔA dương nghĩa là có hấp thụ mới (trạng thái kích thích, sản phẩm), ΔA âm nghĩa là mất hấp thụ trạng thái cơ bản (bleach) hay phát xạ kích thích. Khớp toàn cục đa bước sóng tách dữ liệu thành các phổ hiệu theo loài — biến vết tắt thô thành phim về trung gian. Nhóm Zewail dùng kỹ thuật này để xem liên kết gãy thời gian thực (quang ly ICN, NaI), khai sinh femtochemistry (Nobel 1999); các phiên bản attosecond nay phân giải cả chuyển động electron.
Lịch sử thí nghiệm
Nhà hoá học liên quan
Thí nghiệm ảo: một mô hình đơn giản hoá để xây dựng trực giác. Nó không thay thế thực hành thật và huấn luyện an toàn; không tự làm lại tại nhà khi không có người hướng dẫn.