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Time-resolved Fragmentation of Diiodomethane studied in an XUV Pump-Probe Experiment

Trost, Florian

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The dissociation dynamics of diiodomethane molecules (CH2I2) have been investigated in a 97.6 eV XUV-pump XUV-probe measurement at the reaction microscope endstation at the free-electron laser FLASH2. Ionic fragments created by 4d inner-valence ionisation followed by Auger decay have been detected in coincidence, enabling a kinematically complete reconstruction of the dissociation pathways. In the CH2+ + I+ + I+ one-photon absorption channel a concerted three-body breakup and a sequential dissociation via a rotating intermediate CH2I++ ion have been identified. Classical simulations have been performed, and are compared to the data and to `Atom Centered Density Matrix Propagation' (ADMP) calculations conducted by Martín et al. Both types of simulations reproduce different aspects of the observed fragmentation dynamics. In the time-resolved two-photon absorption channels I+++ + CH2I+ and CH2+ + I+++ + I+, charge transfer occurs at short internuclear distances leading to suppression of the I+++ charge state formation. The timescales of charge transfer in the two different dissociation channels have been measured to be 200 +- 11 fs for I+++ + CH2I+ and 119 +- 15 fs for CH2+ + I+++ + I+.

Translation of abstract (German)

Die Fragmentationsdynamik von Diiodomethan-Molekülen (CH2I2) wurde in einem XUV-Pump-XUV-Probe-Experiment bei 97.6 eV an der Reaktionsmikroskop-Einrichtung am Freie-Elektronen-Laser FLASH2 untersucht. Die geladenen Ionen, die durch Innervalenz-Ionisation der 4d-Schale gefolgt von Auger-Zerfall entstehen, wurden in Koinzidenz detektiert, sodass eine kinematisch vollständige Rekonstruktion der Fragmentierung möglich ist. Im Dissoziationskanal CH2+ + I+ + I+, welcher durch die Absorption eines Photons eingeleitet wird, konnten ein direkter drei-Ionen-Zerfall und ein sequenzieller Zerfall über den Zwischenschritt eines rotierenden CH2I++ ions festgestellt werden. Klassische Simulationen wurden durchgeführt und mit den experimentellen Daten sowie mit "Atom Centered Density Matrix Propagation" (ADMP) Simulationen von Martín et al. verglichen. Beide Simulationsmethoden können unterschiedliche Aspekte der beobachteten Fragmentierung des Moleküls reproduzieren. In der zeitaufgelösten Untersuchung der beiden Dissoziationskanäle I+++ + CH2I+ und CH2+ + I+++ + I+ konnte Ladungstransfer bei kurzen Abständen der Ionen zueinander festgestellt werden, welche die Entstehung von I+++ ionen unterdrücken. Die Zeitskalen des Ladungstransfers in den beiden Kanälen konnten bestimmt werden mit 200 +- 11 fs für I+++ + CH2I+ und 119 +- 15 fs für CH2+ + I+++ + I+.

Document type: Dissertation
Supervisor: Moshammer, Priv.-Doz. Dr. Robert
Place of Publication: Heidelberg
Date of thesis defense: 10 May 2023
Date Deposited: 01 Jun 2023 07:32
Date: 2023
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Nuclear Physics
DDC-classification: 530 Physics
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