Znanstvene vijesti — 11.01.2019.

Ultrafast transient dynamics of adsorbates on surfaces deciphered: the case of CO on Cu(100)

Naš kolega Dino Novko sa svojim suradnicima iz Španjolske i Njemačke objavio je članak u prestižnom časopisu Physical Review Letters. Kombinirajući mnogočestični račun smetnje i efektivni temperaturni model razdvojili su kanale elektronski i vibracijski tjeranog međudjelovanja u ultrabrzom gibanju CO na metalnim površinama.

 

Ultrafast Transient Dynamics of Adsorbates on Surfaces Deciphered: The Case of CO on Cu(100)

Dino Novko, Jean Christophe Tremblay, Maite Alducin, and Joseba Iñaki Juaristi, Physical Review Letters 122, 016806 (2019).

DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.016806

 

Jedan od najzanimljivijih, a izazovnih ciljeva površinske kemije je kontrola površinskih reakcija i u vremenskoj i u prostornoj domeni. U tu su svrhu obavljeni brojni pump-probe spektroskopski eksperimenti kako bi se proučavala gibanja i reakcije adsorbata na metalnim površinama, uključujući vibracijsko gibanje, difuziju i molekulsku desorpciju. No, precizni mkroskopski mehanizmi koji uzrokuju tranzijentne spektralne promjene još uvijek se u potpunosti ne razumiju. Ovaj rad predstavlja važan korak prema razvoju kvantitativnog teorijskog okvira koji će nam omogućiti razdvajanje doprinosa međudjelovanja tjeranih elektronima, odnosno onih tjeranih vibracijama pri ultrabrzom vibracijskom gibanju dvoatomnih molekula na metalnim površinama u netermalnim uvjetima. Nova kombinacija mnogočestičnog računa smetnje i ab initio temeljenog efektivnog temperaturnog modela razotkrila je mikroskopske mehanizme koji su odgovorni za eksperimentalno opažene tranzijentne promjene unutarnjeg stretch moda CO na Cu(100) uzrokovanog femtosekundnim laserskim pulsevima. Takav teorijski pristup osnažuje i dopunjava neke od sadašnjih uvjerenja fizike površina, i može donijeti nova tumačenja naših shvaćanja. Simulacija je pokazala da dephasing proces prethodi izmjeni energije između unutarnjeg stretch moda i termalno pobuđenih niskoenergetskih molekularnih modova. Nadalje, rad je razriješio različite mehanizme vezanja koji su u pozadini tranzijentne frekvencije i promjene širine linije unutarnjeg stretch moda mjerenog vremenski razlučivom sum-frequency spektroskopijom. Duboki uvidi novog teorijskog pristupa pomoći će nam razumijeti druge ultrabrze vibracijske modove na metalnim površinama, i motivirat će nova istraživanja kontrole površinskih reakcija na razini atoma.

Slika 1: (a) Shematski prikaz mehanizama vezanja odgovornih za pomake unutarnje stretch frekvencije CO na Cu(100) inducirane femtosekundnim laserskim pulsevima. Analiza razdvojenih doprinosa (b) frekvencijskih pomaka i (c) promjene širine linije po absorpciji laserskog toka F= 170 J/m2. Plavo predstavlja doprinos člana neadiabatskog vezanja (NC) u prvom redu, a narančasto prikazuje doprinos elektronski posredovanog fonon-fonon vezanja (EMPPC), dok su sivi krugovi njihove sume. Svijetlo plave i ljubičaste točke pokazuju odgovarajuće rezultate za  t = 50, odnosno 100 ps. Zeleni kvadrati su eksperimentalno dobiveni pomaci frekvencija (iz K. -i. Inoue, et al., Phys. Rev. Lett. 117, 186101 (2016)). Simulirani rezultati pokazuju dobro slaganje s eksperimentalnim podatcima.

Slika 1: (a) Shematski prikaz mehanizama vezanja odgovornih za pomake unutarnje stretch frekvencije CO na Cu(100) inducirane femtosekundnim laserskim pulsevima. Analiza razdvojenih doprinosa (b) frekvencijskih pomaka i (c) promjene širine linije po absorpciji laserskog toka F= 170 J/m2. Plavo predstavlja doprinos člana neadiabatskog vezanja (NC) u prvom redu, a narančasto prikazuje doprinos elektronski posredovanog fonon-fonon vezanja (EMPPC), dok su sivi krugovi njihove sume. Svijetlo plave i ljubičaste točke pokazuju odgovarajuće rezultate za t = 50, odnosno 100 ps. Zeleni kvadrati su eksperimentalno dobiveni pomaci frekvencija (iz K. -i. Inoue, et al., Phys. Rev. Lett. 117, 186101 (2016)). Simulirani rezultati pokazuju dobro slaganje s eksperimentalnim podatcima.

 

IF Ⓒ 2017 Ndoc Deda