Publikacja w Nature Communications (2025)

10 03 2025

W czasopiśmie Nature Communications (Springer Nature) ukazała się publikacja naukowa współautorstwa doktoranta Piotra Łaskiego oraz dra inż. Radosława Kamińskiego i dr hab. Katarzyny N. Jarzembskiej, prof. ucz. Artykuł zatytułowany „Capturing ultrafast molecular motions and lattice dynamics in spin crossover film using femtosecond diffraction methods” powstał w ramach szerokiej międzynarodowej współpracy z zespołami z Niemiec, Francji, Chin, Kanady, Stanów Zjednoczonych i Japonii. Praca powstała z użyciem Europejskiego Lasera na Swobodnych Elektronach (EuXFEL).

Kompleksowy wgląd w ultraszybką dynamikę procesów wywoływanych światłem jest niezbędny m.in. do projektowania nowych materiałów fotoprzełączalnych i skutecznego kontrolowania ich właściwości. W najnowszym artykule jako modelowy przykład zbadano polikrystaliczną cienką warstwę kompleksu żelaza(II) o właściwościach „spin-crossover”. Układ ten wykazuje sekwencyjną dynamikę przełączania spinów pod wpływem światła, od lokalnego przegrupowania cząsteczkowego po globalną deformację sieci krystalicznej. Okazuje się, że w najwcześniejszej femtosekundowej skali czasu lokalne przegrupowanie struktury molekularnej zachodzi w stałej objętości komórki elementarnej w procesie dwuetapowym, obejmującym początkowe wydłużenie wiązań ligand-centrum żelazowe, a następnie rotację ligandu. Wysoce zorientowana struktura warstw nanokrystalicznych i geometria eksperymentalna umożliwiły pełne odseparowanie dynamiki strukturalnej sieci w płaszczyźnie próbki i poza nią. Mimo że zarówno przełączanie molekularne, jak i ogrzewanie sieci wpływają na objętość sieci, wywierają one różny stopień wpływu w różnych skalach czasowych po wzbudzeniu światłem. Badanie to pokazuje możliwości, jakie daje połączenie technik ultraszybkiej dyfrakcji elektronowej i dyfrakcji rentgenowskiej z użyciem laserów rentgenowskich na swobodnych elektronach (XFEL) w zakresie naszego zrozumienia ultraszybkiej dynamiki materiałów fotoprzełączalnych.

Badania zostały wykonane m.in. w ramach realizacji projektów Narodowego Centrum Nauki (SONATA 2016/21/D/ST4/03753, SONATA BIS 2020/38/E/ST4/00400). Wykonanie badań było również możliwe dzięki wsparciu z projektu „Wsparcie polskich użytkowników EuXFEL – Nadzór II (2022-26)” (nr projektu: 2022/WK/13) finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego w ramach programu „Wsparcie udziału polskich zespołów naukowych w międzynarodowych projektach infrastruktury badawczej”. W ramach tego projektu utworzono trzy Centra Doskonałości XFEL. Jedno z nich znajduje się na Wydziale Chemii UW i jego liderem i koordynatorem jest dr hab. Katarzyna N. Jarzembska, prof ucz. Strona projektu: https://www.ifpan.edu.pl/cd-xfel/

Dane bibliograficzne i link do artykułu:

D. Vinci, K. Ridier, F. Qi, F. Ardana-Lamas, P. Zalden, L. Chung Liu, T. Eklund, M. S. Jakobsen, R. Schubert, D. Khakhulin, C. Deiter, N. Bottin, H. Yousef, D. von Stetten, P. Łaski, R. Kamiński, K. N. Jarzembska, R. F. Wallick, T. Stensitzki, R. M. van der Veen, H. M. Müller-Werkmeister, G. Molnár, D. Xiang, C. Milne, M. Lorenc, Y. Jiang, Nature Communications 2025, 16, 2024

https://doi.org/10.1038/s41467-025-57202-0