普林斯顿大学 映射到电子转移轨迹的振动波包
信用:图片由富博提供，普林斯顿化学
普林斯顿化学的斯科尔斯小组报道了量子振动参与电子转移的证据，用超快激光光谱学证明了振动提供了反应发生的通道
为了给一个备受争议的话题——振动在太阳能转换基本过程中的作用——建立实验证据，普林顿的研究人员开始绘制光致电子转移反应的进展图
超快光谱学中的短激光脉冲有助于同步锁定所有的光吸收实体
然后，研究人员能够通过振动相干性产生的节拍同时观察电子转移动力学和振动动力学
他们发现光诱导的电子转移反应发生在大约30飞秒，这与传统的马库斯理论形成对比，并得出结论，反应的出乎意料的快速揭示了一些未知的机制在起作用
“我们发现的是一个独特的量子力学事件级联，简洁地发生在电子转移反应中，”沙赫纳瓦兹·拉菲克说，他是斯科尔斯小组的前博士后，也是这篇论文的主要作者
这些事件以沿高频振动的相位相干性损失的形式依次出现，随后是沿低频振动的相位相干性的脉冲出现
拉菲克说:“这两个量子性质的事件之所以发生，是因为这些振动在促成这种外星人反应中发挥了作用。”
“这是我们报道的一个主要部分:我们如何能够精确定位光谱数据中的特定位置，告诉我们，哦，这是重要的一点
这是大海捞针
" 此外，研究人员在产物状态下发现了一个额外的振动波包，而反应物状态下没有
拉菲克说:“就好像外星人的反应本身创造了那个波包。”
“最终的启示是，与反应相关的结构变化有一个顺序，这个顺序由振动模式的频率决定
" 这篇题为“超快电子转移反应中振动波包的相互作用”的论文于本周在线发表在《自然化学》杂志上
这标志着两年工作的高潮
研究人员在这项研究中提出的挑战包括从激光激发产生的大量相干体中解析出与外星人反应相关的振动相干体，其中大多数是旁观者
在他们的数据中，研究人员发现沿着一些高频振动坐标相位相干性突然丧失
这种相位相干性的快速损失源于由振动阶梯提供的ET反应路径的随机相位干涉
观察步骤超越了传统的马库斯理论，直接报告了从反应物状态到过渡态的振动驱动反应轨迹
拉菲克说:“我们通过使用激光脉冲在反应物状态下产生波包，这些波包从此开始不可逆地退相。”
“因此，我们预计在产品状态中不会看到任何额外的数据包
我们可以看到它们中的一些突然退相，因为它们参与了反应，但是，然后，看到一个新的波包出现在产品状态是诱人的
" 该论文的合著者、斯科尔斯小组的博士后富博补充道:“研究人员总是认为波包只能由光子脉冲产生
但是在这里我们观察到一个似乎不是由光子脉冲产生的波包
在产品状态上看到它表明了它生成的不同机制
量子动力学模拟帮助我们确立了这个波包实际上是由外星人反应产生的
" 研究人员将电子技术产生的波包比作将振动的弹簧拉伸到一个更稳定的位置，并增加了一个特性，即弹簧在其新的平均位置附近以显著更大的振幅振动
分子结构的同步跳动对ET的这种类似弹簧的响应提供了一个抑制ET相干重现的接收器，否则这可能是矢量发生而不是随机发生的过程所期望的
“我喜欢这项工作是因为它显示了分子复合物的结构在反应过程中是如何扭曲的，”威廉·S·格雷戈里·斯科尔斯说
托德化学教授，该论文的合著者
“这种扭曲是按事件的逻辑顺序发生的——就像分子是由弹簧构成的一样
硬弹簧首先响应，软弹簧最后响应
" 斯科尔斯小组对化学中的超快过程感兴趣，试图回答关于能量转移、激发态过程以及光被分子吸收后会发生什么的问题
这些问题都是从理论和实验上解决的
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