飞秒时间分辨的光电子影像技术研究2-氯吡啶超快内转换动力学

利用时间分辨的飞秒光电子影像技术结合时间分辨的质谱技术, 研究了2-氯吡啶分子激发态的超快过程. 实时观察到了2-氯吡啶分子第二激发态(S₂)向第一激发态(S₁)高振动能级的的超快内转换过程,该内转换的时间常数为(162±5)fs. 实验结果表明, 通过S₂/S₀的锥形交叉衰减到基态的衰减通道也是退布居的重要通道, 其时间尺度为(5.5±0.3) ps.     

邻碘甲苯分子光解动力学的飞秒时间分辨质谱研究

利用飞秒时间分辨质谱技术研究了邻碘甲苯分子在266 nm激发下的光解动力学. 光解产物碎片通过800 nm强激光场下的多光子电离实现探测. 拟合光解产物C₇H₇自由基和I原子随泵浦-探测延迟时间变化的信号,得到解离时间为38±50 fs,它反映的是266 nm同时激发nσ^*和ππ^*态后C-I键的平均解离时间. 此外,还利用基态碘原子的共振波长298.23 nm作为探测光,通过共振增强多光子电离方法对解离生成的基态碘原子进行了选择性探测. 拟合I⁺随泵浦-探测延迟时间变化的信号,得到解离时间为40±50 fs,这与通过800 nm多光子电离得到的解离时间一致,表明解离生成的主要产物是基态碘原子.     

三乙胺分子构象与红外光谱的理论研究

利用密度泛函理论B3LYP的方法,在6-311++G(d,p)基组水平上沿二面角φ₁(C9N1C2C5)和φ₂(C16N1C9C12)构成的二维坐标下扫描了–180°—180°范围内构象异构化势能面,甄别出12种三乙胺基态异构体.进一步辅以二阶微扰理论MP2的方法,在相同基组水平下计算与优化6种能量较低的构象异构体的结构与能量.结果表明具有C3对称性的G1与G1’是最稳定构象,并识别出两种具有新的甲基取向的G4与G4’构象异构体.另外,通过G1—G4红外光谱与振动模式的比较,分析了它们之间的相似性与差异性.G1—G4的红外谱线显示在0—1600 cm^–1范围内的强度较弱,而在2800—3300 cm^–1范围内的强度较强,标定出伞状振动与C—H伸缩振动等特征振动模,不同构象所引起的红外谱峰的平均移动量小于20 cm^–1.     

Field-free molecular orientation induced by combined femtosecond single- and dual-color laser pulses：The role of delay time and quantum interference

The coherent control of field-free molecular orientation of CO with combined femtosecond single- and dual-color laser pulses has been theoretically studied. The effect of the delay time between the femtosecond single- and dual-color laser pulses is discussed, and the physical mechanism of the enhancement of molecular orientation with pre-alignment of the molecule is investigated. It is found that the basic mechanism is based on the creation of a rotational wave packet by the femtosecond single-color laser pulse. Furthermore, we investigate the interference between multiple rotational excitation pathways following pre-alignment with femtosecond single-color laser pulse. It is shown that such interference can lead to an enhancement of the orientation of CO molecule by a factor of 1.6.     

飞秒时间分辨质谱和光电子影像对分子激发态动力学的研究

分子量子态的研究，特别是分子激发态演化过程的研究不仅可以了解分子量子态的基本特性和量子态之间的相互作用，而且可以了解化学反应过程和反应通道间的相互作用.飞秒时间分辨质谱和光电子影像是将飞秒抽运-探测分别与飞行时间质谱和光电子影像相结合的超快谱学方法，为实现分子内部量子态探测，研究分子量子态相互作用及超快动力学过程提供了强有力的工具，可以在飞秒时间尺度下研究单分子反应过程中的光物理或光化学机理.本文详细介绍了飞秒时间分辨质谱和光电子影像的技术原理，并结合本课题组的工作，展示了这两种方法在量子态探测及相互作用研究领域，特别是激发态电子退相、波包演化、能量转移、分子光解动力学以及分子激发态结构动力学研究中的广泛应用.最后，对该技术的发展前景以及进一步的研究工作和方向进行了展望.     

丙烯酸分子的激发态超快预解离动力学

利用飞秒泵浦-探测技术结合飞行时间质谱(TOF-MS),研究了丙烯酸分子被200nm泵浦光激发到第二电子激发态(S2)后的超快预解离动力学.采集了母体离子和碎片离子的时间分辨质谱信号,并利用动力学方程对时间分辨离子质谱信号进行拟合和分析,揭示了预解离通道的存在.布居在S2激发态的分子通过快速的内转换弛豫到第一电子激发态(S1),时间常数为210fs,随后再经内转换从S1态弛豫到基态(S0)的高振动态,时间常数为1.49ps.分子最终在基态高振动态势能面上发生C-C键和C-O键的断裂,分别解离生成H2C=CH和HOCO、H2C=CHCO和OH中性碎片,对应的预解离时间常数分别约为4和3ps.碎片离子的产生有两个途径,分别来自于母体离子的解离和基态高振动态势能面上中性碎片的电离.