皮秒光化學

用皮秒（10的12次方分之一）級脈衝雷射技術研究光化學反應動態學的化學分支學科。

基本介紹

• 中文名：皮秒光化學
• 外文名：picosecond photochemistry
• 科學分科：化學分支學科
• 特點：①脈寬只有10-12秒②脈衝功率高

皮秒光化學

picosecond photochemistry

光化學反應總是和激發態聯繫在一起的，激發態的壽命都很短，很快就衰變到基態，因此，光化學過程都是速度極快的過程，與此同時還常常伴隨許多光物理過程，弄清光物理過程對於全面認識光化學反應也是非常必要的。在液相中，很多光物理和光化學過程是在小於10秒到8秒的時間內完成的，例如，順-反異構體的同構化、電荷轉移、質子轉移、激發態的輻射躍遷、激發態分子的碰撞解離等過程。欲觀察這些過程，就必須用皮秒雷射脈衝。1966年第一次用鎖膜雷射器獲得了皮秒超短脈衝，皮秒光化學也就隨之誕生。

皮秒脈衝的特點

皮秒脈衝有兩個特點：①脈寬只有10-12秒。②脈衝功率高。前者能直接研究大部分瞬態基元反應，後者使許多過去無法實現的對極微弱的高階非線性現象的觀察成為現實。皮秒脈衝雷射的作用有：①用來泵浦反應物分子，使其從基態激發到激發態。②用來作探測手段，探測激發態或其他中間物的瞬態行為，測定它們的結構，為此需要採用雙雷射脈衝，即泵浦雷射脈衝和探測雷射脈衝。兩個脈衝的時間間隔應準確地加以控制，通常用光學延遲的辦法，實現同一雷射脈衝兩用的目的。

最初，皮秒脈衝在化學上的套用是研究溶液中染料分子激發態的壽命和弛豫過程，利用雙皮秒脈衝激發，並檢測其螢光，實時地觀察激發態行為。近年來，在化學動態學研究中，將皮秒脈衝與射流技術（分子束技術）結合起來，研究單分子反應動力學。一個化學反應過程包含著許多基元反應，搞清楚這些基元反應對於巨觀化學反應動力學機理研究具有十分重要的意義。

用皮秒雷射脈衝研究順 、反式1，2-二苯乙烯的同構化過程，發現溶解在正己烷中的順式1，2-二苯乙烯在紫外線作用下，首先生成壽命為3皮秒的中間體，然後過渡到壽命為1.35皮秒的激發態，最後才轉變為反式1，2-二苯乙烯。

發展

皮秒雷射脈衝技術仍在不斷發展之中，雷射脈衝的脈寬已從皮秒級縮短至飛秒（10-15秒）級。美國貝爾實驗室報導了脈寬只有8×10秒、中心波長為620納米的雷射脈衝，這樣窄的脈寬已經達到理論極限值，因為按海森堡測不準原理，在紫外和可見光範圍內，時間分辨的極限是10-15秒量級，在X射線區，極限為10-18秒量級。