研究人员首次成功地使用两个极紫外光源的组合选择性地激发分子，并导致分子解离，同时跟踪它随时间的推移。这是化学反应特定量子力学控制的又一步，它可以实现新的、以前未知的反应通道。

光与物质的相互作用，特别是与分子的相互作用，在自然界的许多领域发挥着重要作用，例如在光合作用等生物过程中。太阳能电池等技术也使用此过程。

在地球表面，主要是可见光、紫外线或红外线区域的光在这里发挥作用。极紫外(XUV)光(能量比可见光高得多的辐射)被大气吸收，因此不会到达地球表面。然而，这种XUV辐射可以在实验室中产生和使用，以选择性激发分子中的电子。

虽然分子中的各个原子通过其最外层电子以一种带负电的云形式结合在一起(它们充当一种“化学胶”)，但内层电子更靠近原子核，因此更集中在原子核中。分子。现在正是这些电子可以被XUV辐射特异性激发。这使得新的化学反应过程不会在地球表面自然发生。

德国海德堡马克斯普朗克核物理研究所Pfeifer教授系PD博士ChristianOtt领导的研究小组合作，首次成功地将两种不同的XUV光源结合起来时间，以便暂时解决氧分子中的量子力学解离机制。

该团队的工作发表在《科学进展》杂志上。

为了实现这一目标，一方面，通过高次谐波产生(HHG)过程产生激光脉冲，其中红外光被引导通过气室，从而转化为XUV辐射——例如，今年的诺贝尔奖获得者物理学奖。另一方面，使用自由电子激光器(FEL)，其中加速的电子发射XUV光。两种方法都会产生持续时间为飞秒(十亿分之一秒的百万分之一)的XUV脉冲。

这里的决定性因素是两个激光脉冲的光谱非常不同。“HHG脉冲具有非常宽的光谱，这意味着它们由许多不同频率的光组成-在可见光范围内，这可以被理解为不同的颜色。另一方面，FEL脉冲在光谱上受到更多限制，”解释道博士学生和该研究的第一作者亚历山大·马古尼亚。

FEL脉冲由汉堡的自由电子激光器(FLASH@DESY)产生，用于将氧分子的电子激发到特定状态。众所周知，这种状态会导致分子通过两个不同的通道解离。然而，到目前为止还不清楚这种情况发生的速度有多快。这是因为氧分子中的原子必须经历“量子隧道”过程，这使得精确的理论描述变得更加困难。

通过将具有可调时间延迟的第二个HHG脉冲添加到第一个令人兴奋的FEL脉冲中，现在可以通过实验记录这种分子解离，就像在快速照片系列中一样。HHG脉冲使得通过光谱吸收指纹一次性“拍摄”所有产生的碎片成为可能——这是决定性的一步。

两个脉冲之间的时间延迟越大，已经衰变的分子就越多。碎片的增加最终使研究人员能够确定该过程的持续时间以及两个衰变通道各自的速率。

利用FEL脉冲启动目标电子或分子过程，并利用宽带HHG光谱独立读取有关分子或其单个片段的各种量子力学状态信息，有望使记录、理解和最终控制更多信息成为可能。未来与光发生复杂的化学反应。

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