Aparato de ciencia de superficies con haz molecular para estudios de quimisorción resueltos por estado utilizando preparación con láser de pulso

Describimos un nuevo aparato que combina la excitación por láser pulsado en un haz molecular con métodos de ciencia de superficies para la preparación de superficies de cristal único limpias y la detección de adsorbatos, lo que permite estudios de dinámica de reacciones gas-superficie seleccionados por estado. Las moléculas reactantes se preparan en estados específicos de excitación vibracional mediante bombeo de sobretonos utilizando radiación láser de banda estrecha y ajustable. El entorno libre de colisiones del haz molecular previene la relajación de las moléculas preparadas antes del impacto en la superficie objetivo y permite un control completo sobre la energía de colisión y el ángulo de incidencia. Los productos de quimisorción se detectan después de un tiempo de deposición dado mediante espectroscopía de electrones Auger. Para lograr un flujo de haz suficiente de moléculas reactantes seleccionadas por estado para la detección de productos mediante técnicas estándares de ciencia de superficies, utilizamos una fuente de haz molecular de pulso corto y alta intensidad adaptada al bajo ciclo de trabajo de los láseres pulsados utilizados en nuestros experimentos. Presentamos el diseño y caracterización de este nuevo aparato junto con un esquema para generar pulsos de láser infrarrojo de alta brillantez espectral para saturar transiciones de sobretonos vibracionales débiles dentro de un volumen significativo del haz molecular. La efectividad de nuestro enfoque se demuestra mediante mediciones del coeficiente de adherencia resuelto por estado para CH4 excitado por sobretonos (2ν3) en Ni(100) para un rango de energías de impacto.