Thạc Sĩ Theo dõi quá trình động học phân tử Thymine bằng lade xung cực ngắn

LỜI MỞ ĐẦU
Trong cuộc sống hiện đại ngày nay, hầu như không một sự phát triển nào của khoa học kỹ
thuật lại không mang trong nó những thành tựu của nền khoa học cơ bản nói chung và Vật lý học
nói riêng. Vật lý không chỉ đi sâu nghiên cứu tìm hiểu các quá trình, các quy luật vận động của sự
vật diễn ra trong cuộc sống mà còn tiến sâu hơn vào thế giới của những phân tử, nguyên tử, những
electron vô cùng nhỏ bé. Ở trong thế giới này những quy luật vận động, những định luật Vật lý ở thế
giới vĩ mô dường như đã bị vi phạm. Làm thế nào để đi sâu khám phá bản chất của thế giới vi mô
luôn là đề tài nóng hổi và có tính thời sự. Để làm được điều đó, chúng ta cần có những công cụ,
những thước đo và giá trị đo của nó tương ứng với những thang đo trong thế giới vi mô. Để tìm hiểu
thông tin cấu trúc phân tử, nguyên tử quang phổ hồng ngoại, nhiễu xạ tia X, nhiễu xạ điện tử hay tán
xạ Raman là những phương pháp thường được sử dụng. Tuy nhiên khi sử dụng những phương pháp
này có một hạn chế là chúng ta chỉ có thể biết được những thông tin về cấu trúc tĩnh của phân tử,
nguyên tử như khoảng cách, góc liên kết giữa các nguyên tử. Nguyên nhân của điều này chính là do
độ phân giải của các phương pháp trên lớn hơn rất nhiều so với thời gian diễn ra quá trình vận động
của các quá trình trên. Như chúng ta đã bi ết sự dao động của các nguyên tử diễn ra trong thời gian
cỡ femto giây (1 fs = 10-15s), còn điện tử chuyển động quanh hạt nhân còn ở thang thời gian thấp
hơn nữa: mức atto giây (1 as = 10-18
s). Trong khi đó độ phân giải của các phương pháp trên chỉ vào
cỡ pico giây (1 ps = 10-12
Năm 1960 lần đầu tiên con người đã “chinh phục được ánh sáng” bằng cách chế tạo ra nguồn
lade đầu tiên (vài trăm micro giây) và kéo theo đó là cuộc chạy đua trong khoa học kỹ thuật để có
thể có được những xung lade có xung ngày càng ngắn hơn. Năm 1961 chúng ta đã có xung 10 ns,
năm 1966 là 100 ps. Cuộc chạy đua để rút ngắn xung lade ngày càng diễn ra quyết liệt hơn. Và đến
năm 2001, xung 1 fs đã đư ợc chế tạo báo hiệu cho một sự phát triển trong ngành khoa học thang
thời gian femto giây. Tưởng chừng như bức tường femto giây là một giới hạn khó vượt qua thì chỉ
mất có 5 năm, bức tường femto giây đã bị xô đỗ. Năm 2006 nhóm các nhà khoa học thuộc phòng thí
nghiệm quốc gia Ý đã chế tạo thành công lade có độ dài xung 130 as, thậm chí số liệu gần đây nhất
cho biết xung lade 80 as đã được chế tạo thành công tại phòng thí nghiệm Max-Planck và Lawrence
Berkeley. Nhờ có những tiến bộ này, tìm hiểu cấu trúc động phân tử trở thành một đề tài được quan tâm
trong cộng đồng khoa học. Năm 1994 nhóm các nhà khoa học Canada đã sử dụng lade có độ dài xung 30 fs
cho tương tác với phân tử khí N
s). Trong bối cảnh đó sự ra đời của các xung lade xung cực ngắn đã tạo
điều kiện cho các nhà khoa học có thể đi sâu khám phá cấu trúc động của phân tử.
2. Từ nguồn dữ liệu HHG (High – order Harmonic Generation), hình ảnh
HOMO (Highest Occupied Moleculer Orbital) của phân tử khí N2 đã được tái tạo. Đặc biệt lade sử dụ