Trích xuất thông tin cấu trúc phân tử từ phổ tái tán xạ electron do laser xung cực ngắn - NCS. Nguyễn Thị Hiền

Tên luận án: Trích xuất thông tin cấu trúc phân tử từ phổ tái tán xạ electron do laser xung cực ngắn
Ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán
Mã số ngành: 9440103
Họ tên nghiên cứu sinh: Nguyễn Thị Hiền
Khóa đào tạo: 28/2018
Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Phan Thị Ngọc Loan, GS. TS. Nguyễn Quốc Khánh
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM
1. Tóm tắt nội dung luận án:
Với sự phát triển của kỹ thuật laser mạnh xung cực ngắn đã cho phép nghiên cứu và thăm dò các chuyển động trong phân tử, nguyên tử với độ phân giải không gian và thời gian cao. Các hiệu ứng quang phi tuyến xảy ra khi laser mạnh tương tác với nguyên tử, phân tử, đều dựa trên sự tái tán xạ của electron trên nguyên tử, phân tử. Luận án này có mục tiêu trích xuất thông tin cấu trúc phân tử từ phổ tái tán xạ (phổ nhiễu xạ electron gây ra bởi laser - LIED, và phổ phát xạ điều hòa bậc cao - HHG) thu được khi phân tử tương tác với xung laser mạnh. Các nội dung nghiên cứu cụ thể và kết quả tương ứng bao gồm:
1. Trước hết chúng tôi làm rõ phạm vi hoạt động của mô hình tính tiết diện tán xạ (DCS) của phân tử bằng mô hình đa tán xạ (MS) và mô hình nguyên tử độc lập (IAM) khi electron tới có các năng lượng khác nhau. Chúng tôi khẳng định rằng mô hình MS hoạt động hiệu quả khi electron tới có năng lượng thấp, trong khi cả hai mô hình MS và IAM đều cho kết quả tương tự khi electron tới có năng lượng cao. Bên cạnh đó, chúng tôi đã phát triển thành công mô hình MS khi xét đến dao động của phân tử. Điều này cho thấy mô hình MS với hiệu ứng dao động là đáng tin cậy. Các kết quả trong nội dung này mô phỏng cho phân tử O2.
2. Đã nghiên cứu hiệu ứng dao động phân tử trong hình ảnh nhiễu xạ nhiễu xạ electron thông thường (CED) và LIED, sau đó nghiên cứu tính khả thi của việc trích xuất thế năng phi điều hòa giữa các nguyên tử từ CED và LIED. Chúng tôi chứng tỏ hiệu ứng dao động trong LIED được tăng cường đáng kể so với hiệu ứng dao động trong CED do sự có mặt của laser tương tác cường độ lớn. Do đó, có thể trích xuất thế năng liên nguyên tử phi điều hòa. Các kết quả trong nội dung này mô phỏng cho phân tử N2 và dạng thế phi điều hòa là thế Morse.
3. Đã chỉ ra được tỷ số HHG chãn-lẻ là đại lượng đặc trưng cho tính chất bất đối xứng của phân tử phân cực. Hơn nữa, chúng tôi đã chỉ ra được vai trò quan trọng của hiệu ứng nhiều electron trên tỷ số HHG chẵn-lẻ. Hơn nữa, lần đầu tiên chúng tôi chỉ ra hiệu ứng nhiều electron có thể kiểm chứng được bằng các dữ liệu thực nghiệm đo đạc trước đó.
Bên cạnh đó, chúng tôi cũng chỉ ra hiệu ứng nhiều electron ảnh hưởng đáng kể đến trắc đồ thời gian của HHG. Đặc biệt, sự ảnh hưởng lên pha đóng vai trò quyết định lên sự ảnh hưởng của tỷ số HHG chẵn-lẻ.
2. Những kết quả mới của luận án:
Luận án đã trích xuất thành công thông tin cấu trúc phân tử từ phổ tái tán xạ của electron trên phân tử khi chúng tương tác với laser mạnh. Cụ thể:
1. Chỉ ra được phạm vi hoạt động và đánh giá sai số của mô hình IAM và MS để tính DCS của electron tán xạ trên phân tử.
Phát triển được mô hình MS khi tính đến dao động phân tử và kiểm chứng tính chính xác của mô hình.
2. Chỉ ra được ảnh hưởng rõ rệt của dao động phân tử lên hình ảnh nhiễu xạ LIED.
Đề xuất và chỉ ra tính khả thi của việc trích xuất thế năng phân tử từ đo đạc LIED.
3. Chỉ ra được tỷ số HHG chẵn-lẻ là đại lượng đặc trưng cho phân tử phân cực. Lần đầu tiên kiểm chứng được bằng các dữ liệu thực nghiệm hiệu ứng nhiều electron lên HHG thông qua tỷ số HHG chẵn-lẻ.
3. Các ứng dụng/ khả năng ứng dụng trong thực tiễn hay những vấn đề còn bỏ ngỏ cần tiếp tục nghiên cứu
Việc phát triển và kiểm chứng thành công các phương pháp tính LIED và HHG của Luận án này cung cấp các công cụ tin cậy để nghiên cứu các hiệu ứng quang phi tuyến khi phân tử tương tác với laser mạnh. Hơn nữa, việc đề xuất các phương pháp mới để trích xuất thông tin cấu trúc của phân tử từ hiệu ứng quang phi tuyến sẽ giúp theo dõi được các quá trình động lực học trong phân tử với độ phân giải thời gian ngắn.
Đề tài này sẽ tiếp tục mở rộng nghiên cứu trích xuất thông tin cấu trúc của phân tử trong điều kiện thực nghiệm bơm-thăm dò - kỹ thuật phổ biến trong các phòng thí nghiệm hiện nay. Ngoài ra, với HHG, có thể mở rộng xem xét ảnh hưởng của các orbital lõi lên HHG. Bên cạnh đó, luận án cũng có thể mở rộng nghiên cứu cho các phân tử lớn hơn, không thẳng.