Zeitaufgelöste Beobachtung der Laser induzierten Formänderung von C₆₀ durch Röntgen Abbildung

Werden C₆₀ Moleküle mit intensivem Laserlicht bestrahlt, zerfallen sie in neutrale und geladene Bruchstücke (Fragmente). Die Anzahl, Größe und der Ladungszustand der Fragmente hängt von der Intensität des Laserlichts ab. Dieser Prozess wird typischerweise durch zeitaufgelöste Massenspektroskopie untersucht, wobei geladene Fragmente detektiert werden und sekundäre Prozesse der hoch angeregten Fragmente während der Detektion nicht ausgeschlossen werden können. Daher bleibt die anfängliche Reaktion der C₆₀ Moleküle auf die Bestrahlung mit intensivem Laserlicht, wie zum Beispiel mögliche Formänderungen, bei diesen Messungen verborgen.

In der vorliegenden Publikation wurde ein anderer Ansatz verfolgt, in dem die an der LCLS-Anlage verfügbaren ultrakurzen Röntgen Pulse ausgenutzt wurden: Die Form der C₆₀ Moleküle wurde durch die Abbildung der gestreuten Röntgen-Photonen bestimmt. Diese Methode bildet im Wesentlichen die Elektronenverteilung im C₆₀ Moleküle ab. Abb.1 zeigt ein Schema des experimentellen Aufbaus. Ein Ensemble von C₆₀ Molekülen wurde durch einen Nahinfrarot (NIR) Laserpuls angeregt und ionisiert. Der Röntgen-Puls wechselwirkte mit den angeregten und ionisierten C₆₀ Molekülen und die gestreuten Photonen wurden mit Hilfe eines zweidimensionalen Detektors abgebildet. Um die Änderungen der Form der C₆₀ Moleküle zu verfolgen wurde die Verzögerung Δt zwischen dem NIR- und dem Röntgen-Puls variiert. Durch die Änderung der Intensität des NIR-Pulses wurden verschiedene Fragmentation-Szenarien untersucht und mit theoretischen Rechnungen verglichen. (Siehe Einschub in Abb. 1)