Ultrafast transfer and transient entrapment of photoexcited Mg electron in Mg@C60
用非线性分子动力学模拟研究了内富勒烯Mg@C60在初始光激发后的电子弛豫过程.为了确保可靠性，使用两种方法：i）具有基态的DFT描述的独立粒子方法和ii）具有激发态动力学的多体效应的HF基态。这两种方法表现出类似的弛豫时间，导致超快衰减和电荷转移从Mg到C60在几十飞秒。方法（i）进一步消除了转移电子的鲁棒瞬态陷阱，其可以延迟电子-空穴复合。结果将激发实验，以探测这些超快过程的双光子瞬态吸收光谱在气相中，在溶液中，或作为薄膜。
2020-12-01 physics.atm-clus physics.chem-ph physics.comp-ph
Ultrafast Internal Conversion Dynamics Through the on-the-fly Simulation of Transient Absorption Pump-Probe Spectra with Different Electronic Structure Methods
采用轨道表面跳跃方法，在OM 2/MRCI、SA-CASSCF和XMS-CASPT 2三个电子结构理论水平上模拟了偶氮甲烷的光诱导动力学和飞秒瞬态吸收（TA）泵浦探测（PP）谱，研究了偶氮甲烷的超快非绝热内转换.所有这些动力学模拟预测超快的内部转换。一方面，OM 2/MRCI和SA-CASSCF方法产生类似的激发态动力学，而XMS-CASPT 2方法预测的布居衰减要慢得多。另一方面，在SA-CASSCF和XMS-CASPT 2水平下模拟的TA PP信号显示出相似的光谱特征，特别是相似的受激发射贡献，而OM 2/MRCI信号则有很大的不同。这表明非绝热粒子数动力学和时间分辨的受激发射信号可能反映了光诱导过程的不同方面。动力学模拟和光谱模拟的结合无疑提供了更准确和详细的信息，揭示了光物理和光化学过程的微观机制。
2021-10-28 physics.chem-ph
Ultrafast polarization-modulation transient spectroscopy to study electronic excited state dynamics in solutions and cells
发展了一种新的偏振调制瞬态方法，用于研究飞秒激光脉冲激发下多原子和生物相关分子电子激发态的快速各向异性弛豫。该方法是基于泵浦光偏振调制与光弹性调制器和检测的各向异性贡献的瞬态信号的高灵敏度的解调平衡计划。在360 nm泵浦和720 nm探测的辅酶NADH（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）水溶液上测试了该方法。在亚皮秒时域内观察到了各向异性的振动弛豫和转动扩散。该方法显着提高了瞬态测量的准确性，并允许在低能量（nJ）泵脉冲的高质量信号的记录。
2020-05-08 physics.chem-ph physics.optics
Efficient table-top dual-wavelength beamline for ultrafast transient absorption spectroscopy in the soft X-ray region
我们提出了一个桌面光束线提供一个软X射线超连续谱延伸到350 eV的高次谐波产生与子13 fs 1300 nm的驱动脉冲，并同时生产子5 fs脉冲中心在800 nm。在长而稠密的气体介质中优化高次谐波产生，在300 eV处产生约2 x 10^7光子/s/1%带宽的光子通量。在800 nm激发下，用该光束线进行的X射线瞬态吸收实验的时间分辨率为11 fs。这种双波长的方法，结合高通量和高光谱和时间分辨率的软X射线吸收光谱，是一种新的途径，在碳K边的含碳分子和材料的超快电子动力学的研究。
2019-11-27 physics.chem-ph physics.optics
Complete elimination of nonlinear light-matter interactions with broadband ultrafast laser pulses
单光子吸收是光与物质相互作用的基本过程，它将量子系统从低能级激发到高能级，实现单光子吸收在量子技术中具有重要的理论意义和实际应用价值。然而，由于非线性光学效应，纯单光子吸收的概率通常非常低，这在具有宽带宽的强超快激光脉冲的情况下特别相关。本文通过消除超快激光脉冲与量子系统的非线性相互作用，从理论上证明了一个违反直觉的相干单光子吸收方案。也就是说，在多能级量子系统中，对于0和100%之间的所有跃迁概率，可以获得系统相对于跃迁频率处的入射光的光谱能量密度的完全线性响应。为此，本文提出了一种新的多目标优化算法来寻找超快激光脉冲的最佳光谱相位，该相位能够消除所有可能的非线性光学响应，同时最大化量子态之间的单光子吸收概率。这一工作不仅加深了我们对光与物质相互作用的理解，而且为在“不存在”非线性光学效应的情况下研究光物理和光化学过程提供了一种新的途径。
2017-05-05 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Broadband cavity-enhanced ultrafast spectroscopy
宽带超快光谱方法，如瞬态吸收光谱和二维光谱，被广泛用于分子动力学的研究。然而，这些技术通常限于光学厚的样品，如固体和液体溶液。在这篇文章中，我们讨论了一个腔增强超快瞬态吸收光谱仪，几乎覆盖了整个可见光范围的$Δ$ OD $ < 1 \times 10^{-9}$的检测限，扩展宽带全光学超快光谱技术，以稀释气相分子和团簇的光束。我们描述了光谱仪背后的技术创新，并提出了瞬态吸收数据的两个典型的分子系统的激发态分子内质子转移，1 '-羟基-2'-acetonapthone和salicylideneaniline，在喷射冷却和Ar簇的条件下。
2021-02-09 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Simulating Ultrafast Transient Absorption Spectra from First Principles using a Time-Dependent Configuration Interaction Probe
本文提出用TD-CASCI探针从第一性原理高效模拟瞬态吸收光谱，并以HAN分子为例验证，成功解析激发态质子转移和锥形交叉弛豫过程，计算成本显著低于底层非绝热动力学模拟。
2024-06-13 physics.chem-ph
Revealing electronic state-switching at conical intersections in alkyl iodides by ultrafast XUV transient absorption spectroscopy
电子态之间的锥形交叉点通常决定了光激发分子的化学性质。最近开发的超短极紫外（XUV）脉冲源调谐到分子中的元素特定的过渡允许明确的检测电子状态切换在圆锥形的交叉点。在这里，光激发的异丙基碘和叔丁基碘分子（i-C $_{3}$ H $_{7}$ I和t-C $_{4}$ H $_{9}$ I）通过$^{3}$ Q $_{0}$ / $^{1}$ Q $_{1}$自旋轨道状态之间的圆锥形交叉点的断裂是通过测量碘4d核-价跃迁的超快XUV瞬态吸收揭示的。该技术的电子状态灵敏度允许从光激发到光产物的分子解离的完整映射。在这两种分子中，在圆锥形交叉点处捕获了从$^{3}$ Q $_{0}$状态到$^{1}$ Q $_{1}$状态的光激发波包的亚100 fs转移。结果表明，在i-C $_{3}$ H $_{7}$ I和t-C $_{4}$ H $_{9}$ I中波包的电子状态转换的差异如何直接导致两个系统的光产物分支比的差异。
2020-05-02 physics.atm-clus physics.chem-ph
Ultrafast disruptive probing: simultaneously keeping track of tens of reaction pathways
超快科学依赖于众所周知的泵浦探测方法的不同实现。在这里，我们提供了一个正式的描述超快的破坏性探测，探测脉冲的方法，其中破坏可能是一个亚稳离子或瞬态物质的瞬态物种。破坏性探测的优点是可以同时跟踪数十个不同过程的产量。我们的报告包括一个数值模型和实验数据的多个产品产生的强场电离的两个不同的分子，部分氘代甲醇和异戊烯。与离子成像和/或符合动量成像相结合，或者作为原子特定探测或超快衍射方法的补充，破坏性探测是研究强场激光-物质相互作用的特别强大的工具。
2021-12-13 physics.atom-ph physics.chem-ph
Nonlinear optical absorption in nanoscale films revealed through ultrafast acoustics
本文描述了一种新的自旋泵浦探测光声技术，用于研究薄膜的非线性吸收。作为一个测试案例，喹吖啶酮的有机多晶薄膜，一种众所周知的颜料，具有在几十纳米范围内的厚度，被飞秒激光脉冲激发，产生时域布里渊散射信号。该信号与从薄膜发射到衬底中的应变波直接相关，并且可以用于定量地提取薄膜本身的非线性光学吸收特性。喹吖啶酮表现出二次和三次激光能量密度的依赖制度，我们表明，对应于两个和三个光子的吸收过程。该技术可广泛应用于难以或不可能用传统的基于透射率的测量来表征的材料，包括纳米级的材料，易于激光损伤，具有非常弱的非线性特性，不透明或高度散射。
2022-05-17 physics.chem-ph physics.optics
Background-free Tracking of Ultrafast Hole and Electron Dynamics with XUV Transient Grating Spectroscopy
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
该研究利用XUV瞬态光栅光谱技术，无需迭代去卷积即可直接可视化超快电子和空穴的分离超短衰减时间，同时提取复折射率的演变，无需Kramers-Kronig重建，从而提取诱导光学响应的根源。
2026-02-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Probing ultrafast ππ*/nπ* internal conversion in organic chromophores via K-edge resonant absorption
具有杂原子的有机发色团具有从光学允许的ππ* 到暗nπ* 态的重要激发态弛豫通道。我们利用软X射线吸收光谱的元素和位置特异性来选择性地跟踪ππ*/nπ* 内转换期间的电子变化。由于在ππ*/nπ* 内转换期间在n轨道中形成空穴，在杂原子K-边缘处的近边缘X射线吸收精细结构（NEXAFS）光谱表现出额外的共振。我们证明了与核碱基胸腺嘧啶，一个典型的杂原子发色团的概念。借助于氧K边的时间分辨NEXAFS谱，我们明确地表明ππ*/nπ* 内转换发生在（60 \pm 30）fs内.对实验中所用的孤立分子的高水平耦合团簇计算证实了这种新方法对激发态研究的极好的电子结构灵敏度。
2016-10-25 physics.chem-ph
Room-temperature ultrafast non-linear spectroscopy of a single molecule
单分子光谱学旨在揭示单个实体对系统整体响应的通常隐藏但潜在的非常重要的贡献。尽管对我们不断增长的分子过程的理解做出了巨大贡献，但时间进化或变化的基本问题迄今为止还无法触及，导致动态世界的静态图像。在这里，我们终于解决了这个困境，通过执行第一个超快时间分辨瞬态光谱对一个单一的分子。通过追踪室温下单分子激发电子态谱在数百纳米带宽上的飞秒演化，我们在一个有效的三脉冲荧光探测方案中揭示了它们的非线性超快响应。第一激励脉冲之后是锁相去激励脉冲对，提供具有25 fs时间分辨率的频谱编码。真正的单分子瞬态光谱的实验实现表明，单分子的二维电子光谱是在实验上达到。
2017-12-18 physics.chem-ph physics.optics
The pH Dependence of Ultrafast Charge Dynamics in Graphene Oxide Dispersions
氧化石墨烯的发射的pH依赖性被认为是由于表面官能团的质子化。在这项研究中，我们使用瞬态吸收光谱来研究氧化石墨烯在一定pH值范围内的亚皮秒电荷动力学，观察到与pH < 9.3的激发态质子化步骤一致的动力学。这一过程的时间尺度为~ 1.5 ps，随后发生了相应的重组动力学变化。还观察到一个中心位于530 nm的与激发态质子化有关的宽光致吸收峰。
2019-05-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Cavity-enhanced ultrafast two-dimensional spectroscopy using higher-order modes
我们描述的方法，使用频率梳和光学谐振器记录二维（2D）超快光谱信号具有高灵敏度。通过将多个频率梳耦合到一个或多个光学腔的高阶模，经由相位循环自然地生成无背景、腔增强的2D光谱信号。在腔增强超快瞬态吸收光谱（CE-TAS）中，信噪比通过与腔精细度平方成比例的因子增强，因此即使使用中等精细度的腔，也有望获得非常高的灵敏度，从而实现稀释分子束中的超快2D光谱实验。
2016-08-29 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Using strong electromagnetic fields to control x-ray processes
探索原子和分子物理学中一个新的超快-超小前沿已经开始。不仅是可能的控制外壳电子动力学与强烈的超快光学激光，但现在控制内壳过程已成为可能，通过结合强红外/光学激光与可调源的X射线辐射。强场激光和X射线物理学的结合，导致了在超快时间尺度上控制原子和分子中可逆共振X射线吸收的方法的发现。利用强的光修整场，可以显著抑制原子中的共振X射线吸收，从而产生X射线的电磁诱导透明的例子。还可以使用强非共振、偏振激光场在分子中控制共振X射线吸收，以对准分子的骨架，并因此对准发生共振吸收的其未占据的分子轨道。在较高的激光强度下，超快场电离产生X射线吸收的不可逆变化。最后，X射线自由电子激光器的出现使得首次探索非线性X射线过程成为可能。
2008-09-20 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Ultrafast pulse duration measurement method of near-infrared pulses for a broad range of wavelengths using two-photon absorption in a liquid and fluorescent dye solution
提出一种基于液体中双光子吸收的宽波长近红外脉冲持续时间测量方法，利用自制宽带脉冲压缩器校准GVD，实现定量表征并可直接测量液体GVD。
2023-10-17 physics.app-ph physics.bio-ph physics.chem-ph
