Рентгеновские снимки показывают, как интенсивные лазеры разрывают фуллерен

Международная группа исследователей использовала сверхкороткие рентгеновские импульсы от лазера на свободных электронах LCLS для непосредственного наблюдения за тем, как молекула фуллерена C60 (бакминстерфуллерен) разрушается под воздействием интенсивных инфракрасных лазерных импульсов. Анализ рентгеновской дифракции позволил извлечь ключевые параметры: средний радиус молекулы и амплитуду Гинье, которые отражают расширение, фрагментацию и потерю электронов.

При низкой интенсивности лазера молекула сначала расширяется перед началом заметной фрагментации. При промежуточной интенсивности за расширением следует уменьшение радиуса, указывающее на рассеяние от меньших фрагментов. При самой высокой интенсивности молекула быстро расширяется, а амплитуда Гинье резко падает в самом начале лазерного импульса, что свидетельствует о почти мгновенной потере внешних валентных электронов.

Эксперимент выявил значительные расхождения с теоретическими моделями: предсказанные колебания «дыхания» молекулы полностью отсутствовали в экспериментальных данных. Только после добавления механизма ультрабыстрого нагрева, влияющего на атомные позиции, модель стала лучше соответствовать наблюдениям. Эти результаты подчёркивают необходимость дальнейших исследований для точного описания поведения сложных молекул в интенсивных лазерных полях.