Fotodisociación en tiempo real de moléculas y agregados con pulsos láser femtosegundos y técnicas de imágenes de iones

Resumen

En esta Tesis Doctoral se ha puesto a punto la técnica experimental de cartografía de velocidades con imágenes de iones, la cual en combinación con láseres de femtosegundos se ha aplicado al estudio de la dinámica molecular ultrarrápida de reacciones químicas fotoiniciadas elementales, concreta mente en la molécula de CH3I y sus agregados. Para ello, se ha diseñado y construido una máquina de haces moleculares en combinación con la técnica de cartografía de velocidades con imágenes de iones. La máquina consta de tres cámaras de alto vacío con bombeo diferencial entre la cámara de formación de haces moleculares (C1) y las de ionización (C2) y detección (C3), cuya evacuación se realiza empleando bombas turbomoleculares. Todos los experimentos de este trabajo se han realizado con un haz molecular de CH3I formado expandiendo CH3I con un gas portador (He o Ar). El equipo de cartografía de velocidades con imágenes de iones desarrollado se ha combinado con un sistema láser de femtosegundos, consistente en un oscilador láser de femtosegundos de Titanio:Zafiro y un amplificador regenerativo que produce pulsos láser centrados a 800 nm, con 1 mJ de energía por pulso, 80 fs de anchura temporal y 1 kHz de frecuencia de repetición. Los pulsos láser de bombeo y sonda centrados a 267.3 nm ( bombeo) y 300-335 nm (sonda) se han obtenido a partir de la radiación láser fundamental por medio de generación de tercer armónico o por amplificación óptica-paramétrica, respectivamente. Este sistema experimental se han aplicado al estudio de la dinámica molecular de fotodisociación, en la escala temporal de los femtosegundos en la banda A de CH3I y su agregado (CH3I)2 en fase gaseosa, aplicando esquemas de bombeo y sonda. En un primer lugar, se ha estudiado la dinámica de fotodisociación de CH 3I en la banda A a la longitud de onda de 267.3 nm, utilizando pulsos láser de ionización (sonda) resonantes (REMPI) con transiciones de los fragmentos CH3 o I. Este tipo de experimento permite la medida de los tiempos de reacción absolutos correspon dientes a la ruptura del enlace C-I en diferentes canales en los que se producen I(2P3/2) y I*(2P1/2) en correlación con fragmentos CH3 en distintos estados vibracionales. El proceso de fotodisociación está mediado por una transición no adiabática en...