Le mouvement des électrons est un processus fondamental dans les réactions chimiques. Lors d’une réaction les électrons des molécules se déplacent et modifient leur localisation en quelques centaines d’attosecondes. Une atto seconde est un 1 seconde 10 puis moins 18.secondes.
Jusqu’à présent, il était impossible d’observer directement un tel mouvement bien trop rapide. Une collaboration européenne associant des chercheurs d’Italie, des Pays-Bas, de Suède, de France à laquelle participaient des chercheurs du LASIM de Lyon a mis au point une expérience permettant de suivre le phénomène.
L’expérience utilise une impulsion laser d’une durée de quelques centaines d’attosecondes qui déclenche la dissociation d’une molécule composée de deux atomes. Lorsque la distance entre les noyaux des deux atomes augmente, les électrons mis en commun dans la liaison se séparent progressivement.
Un second flash de lumière intervient alors et conduit un électron à se localiser sur l’un des atomes tandis que l’autre a été éjecté. En mesurant, par une méthode d’imagerie, l’énergie et la direction d’émission des atomes les scientifiques peuvent observer et contrôler la localisation électronique à l’échelle attoseconde.
Les résultats publiés dans Nature, constituent la première expérience dans laquelle il est possible de suivre directement le mouvement des électrons dans une molécule. Ces résultats montrent l’importance de mécanismes où deux électrons sont excités par le rayonnement attoseconde. Ils montrent l’importance du couplage entre le mouvement électronique et nucléaire.
Les chercheurs travaillent actuellement sur des molécules complexes pour lesquelles le nombre important de liaisons rend les propriétés physico-chimiques peu intuitives. Ces techniques pourraient permettre d’améliorer le rendement de réactions chimiques. Elles pourraient permettre d’en modifier le résultat en intervenant directement au niveau des électrons qui lient la matière.
Publication originale: “Electron Localization Following Attosecond Molecular Photoionization”, G. Sansone, F. Kelkensberg, J. F. Pérez-Torres, F Morales, M.F. Kling, W. Siu, O.Ghafur, P. Johnsson, M. Swoboda, E. Benedetti, F. Ferrari, F. Lépine, J. L. Sanz-Vicario, S. Zherebtsov, I. Znakovskaya, A. L’Huillier, M. Yu. Ivanov, M. Nisoli, F. Martín, M.J.J. Vrakking. Nature, vol. 465, p 763-767, publié le 10 juin 2010.
