Wie lang ist die Lebensdauer des angeregten Zustands, wenn Sie Moleküle beleuchten?

Nehmen wir an, wenn Röntgenstrahlen auf ein Molekül treffen, absorbiert ein Elektron aus einer inneren Hülle die Energie und fliegt davon, also gibt es ein Loch, das darauf wartet, dass ein Elektron herunterkommt und es füllt. Wie lange hält dieses Loch? Ich weiß, dass seine Lebensdauer von der Art des Moleküls abhängen kann, aber gibt es einen allgemeinen Wert für alle kleinen Moleküle, wie z. B. eine Nanosekunde? Oder könnten Sie mir einen bestimmten Weg zeigen, um die Lebensdauer angeregter Zustände zu berechnen?

Als allgemeiner Tipp - wenn Sie sich für angeregte Zustände, die Lebensdauer von Trägern (z. B. Elektronen und Löcher) interessieren - müssen Sie wirklich über die sehr vereinfachte "Schalen" -Struktur hinausgehen, auf die Sie sich beziehen - lesen Sie Orbitale und was die Shrödinger-Gleichung tut es tatsächlich.

Antworten (3)

Kernloch-Lebensdauern wurden von Krause und Oliver tabelliert . Die dortigen Breiten werden als Lebensdauerverbreiterung in eV angegeben. Die Zeit ergibt sich dann aus der Heisenbergschen Unschärferelation. Eine Rechnerseite auf Hyperphysics gibt 0,66 Femtosekunden für eine Linienbreite von 1 eV an.

Der Zerfall von Kernlöchern kann länger dauern, als ein Molekül braucht, um auseinanderzufliegen. Ich habe einen Artikel über einen dissoziativen Kern-erregten Zustand des Sauerstoffmoleküls geschrieben, in dem das Spektrum Hinweise auf freie Atom-ähnliche Auger-Linien zeigt.

Ich nehme an, Sie meinen mit Kernlochanregungen angeregte Zustände des neutralen Moleküls, in denen das Elektron der inneren Schale bleibt, anstatt wegzufliegen? Es ist auch eine relevante Situation, aber OP sollte bedenken, dass es nicht ganz das ist, was sie ursprünglich angegeben haben.
@EmilioPisanty Die Kernlochlebensdauer wird kaum mehr oder weniger von einem Elektron beeinflusst. Mein Punkt war, dass die Kernlochlebensdauer in der gleichen Größenordnung liegen könnte wie die Atombewegung.
Danke Pieter, ich habe gerade alle Links gelesen, die Sie bereitstellen - sie sind in der Tat hilfreich. Ich interessiere mich mehr für Moleküle als für Atome, also würde ich gerne sehen, ob es experimentelle Daten gibt, die die Lebensdauer von Kernlöchern in kleinen Molekülen zeigen ... Ihre Arbeit über O2 ist ein gutes Beispiel! Ich würde gerne mehr solcher Daten sehen! Ich versuche fleißig zu googeln, kann aber kaum solche Daten finden
@Uh-Oh Gerne behilflich sein. Ich habe das Feld nicht wirklich verfolgt, aber es gab eine nette Rezension von Morin und Nenner und wenn Sie ihre Namen zusammen mit "ultrafast" googeln, finden Sie aktuelle Sachen. Es ist interessant, die zeitliche Entwicklung der Kernwellenfunktion Rechnungen im Energiebereich gegenüberzustellen.
@Pieter - Gute Erklärung und Links!

Nein, es gibt nicht wirklich eine einheitliche Zeitskala. Die Lebensdauer angeregter Zustände kann von Molekül zu Molekül und zwischen verschiedenen angeregten Zuständen desselben Moleküls stark variieren.

Für einzelne elektronische Anregungen ist eine gute Faustregel etwa eine Nanosekunde, aber einige metastabile Zustände (zumindest in Atomen) können bis in den Bereich von Millisekunden oder mehreren Sekunden andauern.

Der spezifische Prozess, den Sie beschrieben haben, ist jedoch nicht wirklich ein angeregter Zustand - es ist ein Auger-Prozess , der durch die Coulomb-Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Konfigurationen anstelle einer Dipolkopplung (die im Allgemeinen viel schwächer ist) in Gang gesetzt wird. Auger-Zerfälle sind normalerweise blitzschnell und dauern normalerweise je nach System zwischen einigen Pikosekunden und einigen Femtosekunden.

Und wo wir schon dabei sind: Die Messung der Auger-Zerfallslebensdauer in Echtzeit ist ein aktuelles und aktives Forschungsfeld. Gute Schlüsselwörter für die Suche sind zeitaufgelöster Auger-Zerfall und transiente Attosekunden-Absorptionsspektroskopie, um aktuelle Literatur zu erhalten, die diesen Bereich untersucht.

Danke Emilio. Ich wusste nicht, dass es eine andere Möglichkeit gibt, das durch Röntgenstrahlen hergestellte Kernloch zu füllen als das Auger-Verfahren (ich bin kein Physiker, daher weiß ich wenig darüber). Wenn das Loch durch einen anderen Prozess (Dipolkopplung?) von einem Elektron aufgefüllt wird, wie lange existiert das Loch? Sind es auch ein paar ps bis ein paar fs? Was ist das Schlüsselwort, um das zu suchen?
Wenn Auger-Prozesse verfügbar sind, dann sind sie bei weitem die schnellsten. Wenn jedoch die anfängliche Ionisierung kein Ion hinterlässt, das energetisch genug ist (z. B. durch Entfernen eines Elektrons, das nicht tief genug ist), sind Auger-Prozesse verboten, und die überschüssige Energie wird als Photon in einer Nanosekunde abgestrahlt Zeitstrahl.

Die Lebensdauer des angeregten Zustands variiert stark. Typischerweise ns-Bereich für fluoreszierende Moleküle

Hallo Frederick, willkommen bei PSE! Diese Antwort würde sich erheblich verbessern, wenn Sie eine Referenz hinzufügen würden. In jedem Fall danke!
Wie lang ist die Lebensdauer des angeregten Zustands, wenn Sie Moleküle beleuchten?
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