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$Measurements of Long-range Electronic Correlations During Femtosecond Diffraction Experiments Performed on Nanocrystals of Buckminsterfullerene$

Measurements of Long-range Electronic Correlations During Femtosecond Diffraction Experiments Performed on Nanocrystals of Buckminsterfullerene

Published on: August 22, 2017

Espectroscopia de rayos X en femtosegundos de una reacción de apertura de anillo electrocíclico

Andrew R Attar^1,2, Aditi Bhattacherjee^1,2, C D Pemmaraju^3,4

¹Department of Chemistry, University of California, Berkeley, CA 94720, USA.

Science (New York, N.Y.)

|April 8, 2017

Resumen

La espectroscopia ultra rápida revela la estructura electrónica de un intermediario transitorio en las reacciones fotoquímicas. Este estudio aclara el mínimo pericíclico en la apertura de anillos de 1,3-ciclohexadieno, ofreciendo información sobre la dinámica de la reacción.

Área de la Ciencia:

La fotoquímica
Física Química
Espectroscopia

Sus antecedentes:

Las reacciones fotoquímicas pericíclicas, como la apertura del anillo de 1,3-ciclohexadieno, son fundamentales.
Se cree generalmente que estas reacciones implican un estado excitado intermedio (mínimo pericíclico).
La relajación no adiabática de este mínimo conduce a la isomerización del producto.

Objetivo del estudio:

Para sondear directamente la estructura electrónica de valencia del mínimo pericíclico transitorio.
Para comprender la dinámica electrónica durante la apertura ultra rápida del anillo de 1,3-ciclohexadieno.
Para caracterizar la firma espectroscópica del estado intermedio.

Principales métodos:

Espectroscopia de rayos X suave en femtosegundos (fs) cerca del borde K del carbono.
Utilizando un aparato de mesa para mediciones de alta resolución.
Cálculos complementarios de la teoría funcional de la densidad dependiente del tiempo (TD-DFT).

Principales resultados:

Reveló directamente la estructura electrónica de valencia del mínimo pericíclico.
Se han observado señales espectroscópicas que indican superposición y mezcla de orbitales de valencia fronterizos.
Determinado el tiempo de formación de esta estructura electrónica (60 ± 20 fs) y su desintegración (110 ± 60 fs).

Conclusiones:

El estudio proporciona evidencia experimental directa de la estructura electrónica de valencia transitoria del mínimo pericíclico.
Confirma el papel de la mezcla orbital fronteriza en el mecanismo de reacción.
Ofrece una escala de tiempo ultra rápida detallada para los eventos electrónicos clave en las reacciones pericíclicas fotoquímicas.

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