Absorption à deux photons-Wikipedia

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Représentation schématique d’une absorption à deux photons de la condition 0 à la condition 2 via le niveau intermédiaire virtuel 1

Quand Absorption à deux photons Si l’on se réfère à l’absorption simultanée de deux photons par une molécule ou un atome qui se fusionne dans un état stimulé énergétiquement. L’énergie de l’un de ces photons à elle seule n’est pas suffisante pour combler la différence d’énergie entre l’état de base (condition 0 dans l’illustration adjacente) et la condition stimulée (condition 2 dans la figure adjacente).

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Il n’y a pas de niveau d’énergie autorisé entre l’état 0 et l’état 2, donc les photons doivent être absorbés en même temps, c’est-à-dire H. Dans un intervalle de temps de la taille 0,1 Femtosecondes = 10 −16 S, qui résulte de la vague énergétique. Pour décrire ce processus, un niveau intermédiaire virtuel est utilisé, dont la durée de vie correspond à la durée du processus d’absorption. Dans l’illustration opposée, l’absorption de la condition 0 selon 2 via le niveau intermédiaire virtuel 1 a lieu. Une telle illustration est également appelée diagramme Jablonski. Les processus secondaires de l’état excité 2, comme B. La fluorescence (représentée avec une flèche en pointillés), a lieu quel que soit le type de suggestion.

Pour qu’une absorption à deux photons ait lieu, la somme des énergies des photons absorbés de la différence d’énergie doit

D ET {DisplayStyle Delta E}

correspondre entre les conditions moléculaires:

Sont là

n i{Displaystyle nu _ {i}}

Les fréquences de vibration des deux photons et

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H {displaystyle h}

Est le quantum du Planck. Si nécessaire, d’autres règles de sélection (par exemple à l’impulsion rotative) doivent être respectées.

Un avantage de la spectroscopie à deux photons est la possibilité d’éviter l’élargissement des lignes spectrales par l’effet Doppler. Si les atomes ou les molécules sont illuminés avec deux faisceaux laser opposés, la condition de résonance à deux photons est indépendante de la vitesse des particules, car le décalage Doppler des deux rayonnement se soulève:

Par conséquent, la spectroscopie à deux photons est exempte d’extension Doppler et pourtant toutes les particules participent au processus d’absorption, contrairement à la spectroscopie de satiété. [d’abord]

Le processus d’absorption à deux photons a été décrit pour la première fois en 1931 par Maria Goeppert-Mayer dans sa thèse. [2] Cependant, comme un tel processus est très peu probable, et donc une densité de photons temporelle et spatiale très élevée pour un tel événement était nécessaire, l’absorption à deux photos n’a pu être démontrée expérimentalement que peu de temps après l’invente du laser par Wolfgang Kaiser et C. G. B. Garrett (1961). [3] Une impression de la probabilité d’un tel événement est en [4] Étant donné: sous un soleil brillant, une molécule d’un bon ou des absorbeurs à deux photons absorbe environ un photon par seconde via un événement à un photon. Une absorption à deux photons n’a lieu que tous les 10 millions d’années dans les mêmes conditions. La probabilité d’une absorption à deux photons est

un 2P{displayStyle Sigma _ {2p}}

décrit. Il est donné dans l’unité Goeppert-Mayer (GM).

Les applications de l’absorption à deux photons (par exemple la microscopie multiphotone) sont principalement basées sur leur dépendance carrée à l’intensité de la lumière (contrairement à la dépendance linéaire dans l’absorption à un photon) et la possibilité d’utiliser la lumière à ondes longues (et donc moins d’énergie). Les absorbeurs à deux photons sont également utilisés dans la lithographie 3D, avec un stockage de données 3D-optique ainsi que dans les marqueurs et les sondes en biologie. [5] Grâce à la non-linéarité, il peut être réalisé ici qu’une absorption notable ne se produit qu’à une profondeur souhaitée dans le matériau.
Une autre application importante réside dans la spectroscopie de saturation sans Doppler des systèmes nucléaires.
La conception de So-Salled Colorants à deux photons (Les substances avec une absorption élevée à deux photons) est un domaine de recherche actif. Des matériaux de plusieurs dix mille gm (au lieu des <10 g) habituels ont déjà été fabriqués. [5]

Des imprimantes 3D avec une technologie de polymérisation à deux photons ont également été développées. Ceux-ci sont caractérisés par une résolution très élevée de moins de 1 micromètre. [6] [7]

  1. ↑ Spectroscopie à deux photons sans doppler . Dans: Lexique de la physique . Spectrum, Heidelberg 1998 ( Spektrum.de ).
  2. ↑ Maria Goeppert-Mayer: À propos des fichiers élémentaires avec deux sauts quantiques . Dans: Annales de physique . 9e année, 1931, S. 273–294 .
  3. ↑ Kaiser, W. et Garrett, C.G.B.: Excitation à deux photons dans les CAF 2 :UE 2+ . Dans: Lettres d’examen physique Bd. 7 (6) . S. 229 , est ce que je: 10.1103 / PhysRevlett.7.229 .
  4. ↑ Denk, W. et Svoboda, K.: Augmentation des photons: pourquoi l’imagerie multiphoton est plus qu’un gadget . Neuron, Bd. 18, S. 351–357
  5. ↑ un b M. Pawlicki et al. : Absorption à deux photons et conception de colorants à deux photons . Dans: chimie appliquée . 121e année, Non. 18 , 2009, S. 3292–3316 , est ce que je: 10.1002 / ange.200805257 .
  6. ↑ Polymérisation à 2 photons. Institut de bioboprocédés et d’analyses Technologie de mesure. Consulté le 21 novembre 2017.
  7. ↑ Karin Zühlke: Imprimante 3D pour la microfabcation. Lentilles micro-objectifs sur les puces CMOS. electronics.de. 24 mars 2017, consulté le 21 novembre 2017.
  • Meschede, Dieter: optique, lumière et laser. Wiesbaden: 2e, sur -arb. Et ad. Ed. Teubner, 2005. ISBN 3519132486
  • Demtröder, Wolfgang: Spectroscopie laser 2. Berlin / Heidelberg: 6e, New Ed. et Updis. Ed. Springer, 2013. ISBN 978-3-642-21446-2
  • Riehle, Fritz: Normes de fréquence: bases et applications, Wiley, 2006, ISBN 978-3-527-60595-8

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