Ultrafast dynamics in 2,6 dimethylpyridine investigated by sub-20-fs UV pump - XUV probe photoelectron spectroscopy

The possibility to generate pulses with characteristic durations in the order of few femtosec- onds to hundreds of attoseconds (1 as = 10−18 s) has allowed impressive advancement in our understanding in many different fields. During the last twenty years and beyond, a great interest has always been focused on the world of molecules. The idea of studying not only the electron dynamics, but being able to access to its characteristic time scale preceding any notable nuclear motion set the beginning of huge efforts to investigate this world. Many different molecules drove the attentions of these efforts and pyridine is one of these due to its important roles in the UV photodamage of nucleic acids. These studies opened the door to the investigations of pyridine derivatives allowing to understand the effect and the role of different substitute like methyl group with a depth never seen before. 2,6 dimethylpyridine is a perfect example of how the addition of substitute groups can radically change the dynamics of a molecules after UV excitation. This exact case will be explored in the present work through the means of a pump UV and probe XUV experiment. With the advent of the attosecond technologies it became fundamental to develop solutions to be able to characterize such pulses. Various systems were created (RABBITT, attosecond streak camera and so on), in the present work the results of the temporal reconstruction of the XUV and UV pulses is presented, through the means of an algorithm called STRIPE. From the pulses reconstruction to their exploitation for the study of the biologically interesting 2,6 dimethylpyridine: the following pages cover the general fundamental steps to perform an experiment in the attosecond framework.

La possibilità di generare impulsi con durate caratteristiche nell'ordine di pochi femtosecondi a centinaia di attosecondi (1 as = 10^-18 s) ha consentito notevoli progressi nella comprensione di molti campi diversi. Negli ultimi vent'anni e oltre, un grande interesse è sempre stato concentrato sul mondo delle molecole. L'idea di studiare non solo la dinamica degli elettroni, ma di poter accedere al suo scala temporale caratteristica precedente a qualsiasi notevole movimento nucleare ha dato inizio a enormi sforzi per indagare questo mondo. Molte molecole diverse hanno attirato l'attenzione di questi sforzi e la piridina è una di queste a causa dei suoi importanti ruoli nel fotodanneggiamento UV degli acidi nucleici. Questi studi hanno aperto la porta alle indagini dei derivati della piridina, consentendo di comprendere l'effetto e il ruolo di diversi sostituenti come il gruppo metile con una profondità mai vista prima. La 2,6 dimetilpiridina è un perfetto esempio di come l'aggiunta di gruppi sostituenti possa cambiare radicalmente la dinamica di una molecola dopo l'eccitazione UV. Questo caso specifico sarà esplorato nel presente lavoro attraverso l'uso di un esperimento di eccitazione UV e sonda XUV. Con l'avvento delle tecnologie attosecondi è diventato fondamentale sviluppare soluzioni per poter caratterizzare tali impulsi. Sono stati creati vari sistemi (RABBITT, attosecond streak camera e così via), nel presente lavoro vengono presentati i risultati della ricostruzione temporale degli impulsi XUV e UV, attraverso l'uso di un algoritmo chiamato STRIPE. Dalla ricostruzione degli impulsi alla loro sfruttamento per lo studio della biologicamente interessante 2,6 dimetilpiridina: le pagine seguenti coprono i passaggi fondamentali generali per eseguire un esperimento nel contesto attosecondo.