Une nouvelle méthode de mesure permet une étude plus précise des processus ultrarapides dans la matière


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Crédit photo : Pixabay / domaine public CC0

Une équipe de recherche fribourgeoise dirigée par le Prof. Dr. Frank Stienkemeier et Dr. Lukas Bruder a réussi à développer une nouvelle méthode de mesure pour étudier les ultra-rapides dans la . Ce sont des processus au niveau atomique et moléculaire qui se déroulent en un milliardième de (10-12 secondes). La nouvelle méthode, qui combine différentes techniques spectroscopiques, , entre autres, de nouvelles connaissances sur la structure énergétique de la matière et la distribution de probabilité des électrons. Les processus moléculaires fondamentaux peuvent désormais être compris plus précisément, affirment les chercheurs. Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue optique et visent à promouvoir une variété de progrès dans des domaines scientifiques connexes.

Recherche des propriétés fondamentales de la matière

L’équipe de Fribourg travaille depuis plusieurs années pour étendre la spectroscopie ultra-rapide, cohérente et multidimensionnelle dans de nouvelles directions. En termes simples, la spectroscopie consiste à étudier l’absorption de la lumière afin d’étudier les propriétés importantes de la matière. Ceux-ci incluent les processus ultrarapides susmentionnés ainsi que les phénomènes de cohérence quantique et les interactions entre les atomes et d’autres particules nanoscopiques. « Ce sont les propriétés fondamentales de la matière qui régissent les processus de la nature au niveau nanoscopique, et nous voulons mieux comprendre ces propriétés grâce à nos expériences », rapporte Stienkemeier.

Un problème général avec la spectroscopie cohérente et multidimensionnelle est la complexité des données de mesure, ce qui rend souvent une interprétation claire des résultats expérimentaux difficile, voire impossible. La situation s’améliore nettement si l’expérience est combinée à l’utilisation d’un spectromètre de masse, par exemple. « Cette approche nous fournit des informations supplémentaires et très utiles sur la composition chimique de la substance étudiée – un grand avantage lors de l’étude de réactions chimiques ultrarapides », explique Bruder.

De nombreuses possibilités

De même, les chercheurs fribourgeois ont réussi à combiner la spectroscopie cohérente et multidimensionnelle avec la spectroscopie photoélectronique. Dans ce processus, la substance est ionisée et l’énergie des électrons libérés est mesurée. Cette procédure fournit des informations sur la structure énergétique et la distribution de probabilité spatiale des électrons (orbitales) dans la matière. Si la spectroscopie photoélectronique est combinée avec des sources lumineuses à rayons X, même des mesures précises avec sélection atomique sont possibles, de sorte que la distribution d’énergie dans une substance peut être examinée avec une résolution extrêmement élevée jusqu’au niveau atomique.

« Notre approche ouvre une multitude de nouveaux développements passionnants », explique Stienkemeier. « Cela va de l’extension de notre méthode pour les mesures électroniques simultanées résolues en énergie et en angle aux expériences avec des rayons X afin d’obtenir des informations spécifiques à l’atome. » Un autre avantage de l’approche de Fribourg est la sensibilité de la spectroscopie cohérente et multidimensionnelle. expériences qui ont été améliorées par des ordres de grandeur. Cela signifie que les signaux qui étaient auparavant 200 fois plus petits que le bruit lors de la mesure peuvent désormais être reconnus. « La sensibilité accrue nous permet d’examiner des échantillons très propres dans un environnement à ultra-vide à partir duquel nous pouvons comprendre plus précisément les processus moléculaires de base », ajoute Bruder.


Des chercheurs appliquent pour la première fois la spectroscopie 2D à des systèmes moléculaires isolés


Plus d’information:
Daniel Uhl et al., Spectroscopie photoélectronique 2D optique cohérente, optique (2021). DOI : 10.1364 / OPTICA.434853

Fourni par l’Université de Fribourg

Citation: Une nouvelle méthode de mesure permet une étude plus précise des processus ultrarapides dans la matière (2021, 8 octobre), consulté le 9 octobre 2021 à https://phys.org/news/2021-10-method-enables-precise-ultrafast.html

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