Endurecimiento de la unión

El endurecimiento de la unión es un proceso de creación de una nueva unión química mediante fuertes campos láser, un efecto opuesto al ablandamiento de la unión . Sin embargo, no es opuesto en el sentido de que el enlace se vuelve más fuerte, sino en el sentido de que la molécula entra en un estado que es diametralmente opuesto al estado de enlace suavizado. Tales estados requieren pulsos de láser de alta intensidad , en el rango de 10 13 –10 15 W / cm 2 , y desaparecen una vez que el pulso desaparece.

El endurecimiento de la unión y el ablandamiento de la unión comparten la misma base teórica, que se describe en la última entrada . Brevemente, el suelo y las primeras curvas de energía excitados del H 2 + ion se visten con fotones . El campo láser perturba las curvas y convierte sus cruces en anticruces. El ablandamiento de los enlaces ocurre en las ramas inferiores de los anticrossings y el endurecimiento de los enlaces ocurre si la molécula se excita hacia las ramas superiores - ver Fig.1.

Para atrapar la molécula en el estado de unión endurecida, la brecha anticrossing no puede ser demasiado pequeña o demasiado grande. Si es demasiado pequeño, el sistema puede sufrir una transición diabática a la rama inferior del anticrossing y disociarse mediante el ablandamiento de la unión. Si el espacio es demasiado grande, la rama superior se vuelve poco profunda o incluso repulsiva, y el sistema también puede disociarse. Esto significa que los estados de unión endurecida pueden existir solo en un rango relativamente estrecho de intensidades de láser, lo que los hace difíciles de observar.

Cuando se verificó experimentalmente la existencia de un ablandamiento de la unión en 1990, [1] la atención se centró en el endurecimiento de la unión. Los espectros de fotoelectrones bastante ruidosos informados a principios de la década de 1990 implicaban que el endurecimiento de los enlaces se producía en los anticrossings de 1 fotón [2] y 3 fotón [3] . Estos informes fueron recibidos con gran interés porque el endurecimiento del enlace podría explicar la aparente estabilización del enlace molecular en campos láser fuertes [4] [5] acompañados de una eyección colectiva de varios electrones. [6] Sin embargo, en lugar de pruebas más convincentes, los nuevos resultados negativos relegaron el endurecimiento de lazos a una remota posibilidad teórica. [7] [8]Solo al final de la década, la realidad del endurecimiento de la unión se estableció en un experimento [9] en el que la duración del pulso del láser se variaba mediante un chirrido .

Los resultados del experimento de chirrido se muestran en la Fig. 2 en forma de mapa. El "cráter" central del mapa es una firma del endurecimiento de los enlaces. Para apreciar la singularidad de esta firma es necesario explicar otras características en el mapa.

El eje horizontal del mapa da el tiempo de vuelo (TOF) de los iones producidos en la ionización y fragmentación del hidrógeno molecular expuesto a intensos pulsos de láser. El panel de la izquierda revela varios picos de protones; el panel de la derecha muestra un solo pico relativamente poco interesante de iones de hidrógeno molecular.

Figura 1: Curvas de energía del ion H 2 + revestido de fotones para unas pocas intensidades de láser. El endurecimiento de los enlaces crea un nuevo estado de unión en la rama superior de los anticrossings. El ablandamiento de enlaces disocia la molécula a lo largo de las ramas inferiores.
Figura 2: Firma del endurecimiento de enlaces en espectros de tiempo de vuelo de protones con duración variable del pulso láser. La liberación de energía cinética (KER) varía con la duración del pulso para el endurecimiento de la unión, a diferencia del ablandamiento de la unión, donde es constante.
Figura 3: Evolución del endurecimiento de la unión en el campo láser. Un paquete de ondas H 2 + se crea mediante la absorción de n fotones en el borde de ataque del pulso láser (a). El atrapamiento ocurre cerca de la intensidad máxima (b). El paquete de ondas se eleva y se libera con algo de energía cinética por el borde de salida del pulso (c). Una fracción de la energía de los fotones se absorbe en el campo.
Figura 4: Disociación de fotones cero. El tercer armónico del láser Ti: Sapphire puede elevar el paquete de ondas atrapadas hasta el límite de 0ω. La molécula se disocia sin absorción de un número neto de fotones.