¿Cuál es la vida útil del estado excitado cuando arrojas luz sobre las moléculas?

Digamos que, cuando los rayos X inciden en una molécula, un electrón de una capa interna absorbe la energía y se va volando, por lo que hay un agujero esperando que baje un electrón y lo llene. ¿Cuánto dura este agujero? Sé que su vida útil puede depender de la especie de la molécula, pero ¿hay un valor general para todas las moléculas pequeñas, como un nanosegundo? ¿O podría mostrarme una forma específica de calcular la vida útil de los estados excitados?

Como consejo general, si comienza a interesarse en los estados excitados, la vida útil de los portadores (electrones y agujeros, por ejemplo), realmente necesita ir más allá de la estructura de "capa" muy simplificada a la que se refiere: lea sobre orbitales y qué la ecuación de Shrödinger realmente lo hace.

Respuestas (3)

Krause y Oliver tabularon los tiempos de vida de los agujeros centrales . Los anchos allí se dan como la ampliación del tiempo de vida en eV. Entonces, el tiempo viene dado por la relación de incertidumbre de Heisenberg. Una página de calculadora en Hiperfísica da 0,66 femtosegundos para un ancho de línea de 1 eV.

La descomposición del agujero del núcleo puede llevar más tiempo del que tarda una molécula en desintegrarse. Escribí un artículo sobre un estado disociativo excitado por el núcleo de la molécula de oxígeno, donde el espectro muestra evidencia de líneas Auger similares a átomos libres.

Por excitaciones del agujero del núcleo, me imagino que te refieres a estados excitados de la molécula neutra, donde el electrón de la capa interna permanece en lugar de volar. También es una situación relevante, pero OP debe tener en cuenta que no es exactamente lo que especificaron originalmente.
@EmilioPisanty La vida útil del núcleo-agujero apenas se ve afectada por un electrón más o menos. Mi punto era que el tiempo de vida del núcleo-agujero puede ser del mismo orden de magnitud que el movimiento atómico.
Gracias Pieter, acabo de leer todos los enlaces que proporcionas; son realmente útiles. Estoy más interesado en las moléculas que en los átomos, así que me gustaría ver si hay datos experimentales que muestren la vida útil de los agujeros centrales en moléculas pequeñas... ¡su artículo sobre el O2 es un buen ejemplo! ¡Me gustaría ver más datos así! Estoy tratando de buscar en Google, pero difícilmente puedo encontrar datos como ese
@ Uh-Oh Feliz de ser de ayuda. Realmente no he seguido el campo, pero hubo una buena revisión de Morin y Nenner y si buscas en Google sus nombres junto con "ultrarápido" encontrarás cosas recientes. Es interesante contrastar la evolución temporal de la función de onda nuclear con los cálculos en el dominio de la energía.
@Pieter - ¡Buena explicación y enlaces!

No, en realidad no hay una escala de tiempo única para todos. El tiempo de vida de los estados excitados puede variar mucho de una molécula a otra y entre diferentes estados excitados de la misma molécula.

Para excitaciones electrónicas individuales, una buena regla general es aproximadamente un nanosegundo, pero algunos estados metaestables (al menos en átomos) pueden durar hasta rangos de milisegundos o varios segundos.

Sin embargo, el proceso específico que describió no es realmente un estado excitado: es un proceso Auger , que se activa mediante la interacción de Coulomb entre las diferentes configuraciones, en lugar de un acoplamiento dipolar (que generalmente es mucho más débil). Las desintegraciones de barrena suelen ser increíblemente rápidas, normalmente entre unos pocos picosegundos y unos pocos femtosegundos, según el sistema.

Y, ya que estamos aquí: la medición de la vida útil del decaimiento Auger en tiempo real es un campo de investigación actual y activo. Buenas palabras clave para buscar son el decaimiento Auger resuelto en el tiempo y la espectroscopia de absorción transitoria de attosegundos, para obtener literatura reciente que indague en esta área.

Gracias Emilio. No sabía que había otra forma de llenar el orificio del núcleo hecho por rayos X que el proceso Auger (no soy físico, así que sé poco sobre esto). Si el hueco se llena con un electrón a través de otro proceso (¿acoplamiento dipolar?), ¿cuánto tiempo existe el hueco? ¿Son también unos pocos ps a unos pocos fs? ¿Cuál es la palabra clave para buscar eso?
Si los procesos Auger están disponibles, serán los más rápidos con diferencia. Sin embargo, si la ionización inicial no deja un ion que sea lo suficientemente energético (por ejemplo, al eliminar un electrón que no es lo suficientemente profundo), los procesos Auger están prohibidos y el exceso de energía se irradiará como un fotón en un nanosegundo. escala de tiempo

El tiempo de vida del estado excitado varía mucho. Típicamente rango ns para moléculas fluorescentes

Hola Federico, bienvenido a PSE! Esta respuesta mejoraría mucho si tuviera que incluir una referencia. En cualquier caso, ¡gracias!
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