新型光源能够更好地解析紫外线诱导的分子动力学
自由电子激光科学中心的阿秒科学小组开发了一种新型光源，能够产生极短的脉冲，用于研究紫外线诱导的分子动力学，具有前所未有的时间分辨率。汉堡大学和 DESY 的科学家在《自然通讯》上发表的一篇文章中描述了他们的独特观察结果。紫外线 (UV) 辐射穿透大气层，引发分子中的许多光化学和光生物过程，例如 DNA 损伤。然而，由于缺乏极短的紫外线脉冲，我们至今仍无法完全捕捉光分子相互作用早期阶段发生的关键超快机制。
光吸收后的最初几飞秒尤为重要，因为这是电子和原子核协同运动发生的时间，并最终决定了分子反应性。更好地理解这一狭窄时间窗口内分子中紫外线诱导的过程是开辟新反应途径的关键。
因此，在最近的研究中，科学家们希望找出是否有可能在几飞秒的时间尺度上采取行动，以影响系统在更长的时间尺度上的反应性。他们需要确定分子中的紫外线激发是否如此之快，以至于在原子核开始移动之前就发生了。
他们利用新型光源研究紫外光谱的基准分子碘甲烷，发现在激发该分子后约 5 飞秒的狭窄窗口内，第二个激光脉冲可以防止其碎裂。
“由于激光实验中通常使用的紫外线脉冲持续时间很长，所以以前从未观察到这种现象，”阿秒科学小组负责人、汉堡大学教授、DESY 首席科学家、“CUI：先进物质成像”卓越集群发言人 Francesca Calegari 说道。如果没有第二个脉冲，分子将不可避免地解离。
“我们的实验观察还使我们能够确认理论模型的有效性，从而提供有关紫外线诱导的分子反应的宝贵信息，例如达到 C-I 键核间距离所需的时间，此时中性分子的两个电子态可以交换种群，”阿秒科学小组的科学家、合著者 Vincent Wanie 补充道。
这项结合实验和理论的工作表明，几飞秒的紫外线脉冲如何在光激发后的第一时间发挥作用，为操纵中性分子的光产物铺平了道路。科学家们能够根据他们的发现展示一种新的防止分子解离的光保护方案。
其他研究小组也可采用该方法研究紫外线引发的临界现象，并有望应用于光化学、光催化和光生物学等领域。
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