这是第一次实时观察激发态分子轨道

德国科学家利用强大的激光脉冲和一种特殊的光电子探测器，首次以飞秒分辨率追踪到激发态轨道。到目前为止，只能绘制分子中电子的空间分布，或者跟踪化学反应中电子随时间的转移。

“我们测量了瞬态激发电子的动量空间分布，”他说弗兰克·斯特凡·陶茨来自Jülich研究中心，他和乌尔里希而来自马尔堡大学。“这使我们能够在真正的空间意义上追踪电子激发途径。”他们的工作使研究人员在解决化学最大挑战之一的问题上更近了一步:能够实时观察电子在分子中的运动。

在他们的研究中，研究人员将有机染料分子沉积在氧化的铜表面。Höfer解释说:“通过第一个激光脉冲，我们将[染料中的]一个电子激发到分子先前未占据的轨道上。”“然后，在一段时间延迟后，第二个激光脉冲将这个电子发射到真空中并进入探测器。通过改变泵浦脉冲和探针脉冲之间的延迟，我们可以测量激发态的寿命。Höfer指出，但释放的电子并不只是在太空中飞行。“根据它们的角度和能量分布，它们提供了一个很好的指示，表明了它们来自分子轨道中电子的空间分布。”

测量是基于一种叫做光电发射轨道断层扫描的技术，这种技术可以确定分子轨道的形状。到目前为止，这种方法只适用于已占轨道，解释说拉尔夫Ernstorfer德国弗里茨哈伯研究所。他说:“作者现在已经将这个概念扩展到激发态，激发态通常只存在飞秒或皮秒。”

Ernstorfer相信，在未来，这种方法可以用于研究任何光化学反应。他说:“这种方法保证了我们可以在这种过程中记录电子的过程。”“几年前，无机体系(铟纳米线在硅表面上)的反应就证明了这一点，²这项工作是对分子系统概念的首次展示。”

Höfer指出，需要一种先进的激光系统，可以产生飞秒探测脉冲的能量在紫外线中进行这种类型的实验。此外，“我们使用了一种带有飞行时间探测器的新型动量显微镜，这是我们自己制造的，”Höfer说。他补充说，世界上只有少数适合与这种类型的显微镜相结合的飞秒激光系统，这种设备的成本可能在200万到300万欧元(170万到260万英镑)之间。

研究人员相信这项技术有一天可以应用于气相光化学反应。他们说，也有可能将时间分辨率从飞秒提高到阿秒。