Dissociação directa e estatística de iões negativos por colisão átomo-molécula

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Física, na especialidade de Física Atómica e Molecular pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Usando a técnica de feixes moleculares, foi estudado o processo de transferência de electrão em colisões binárias entre átomos alcalinos e vários alvos moleculares neutros. A energia de colisão usada no laboratório variou entre 10 eV e 1 KeV, por forma a permitir o estudo do processo de colisão nos seus vários regimes dinâmicos e canais inelásticos envolvidos. Com estes objectivos, é .descrita - a obtenção experimental de percentagens iónicas em função da energia de colisão, secções eficazes totais de formação de iões negativos e positivos bem como a obtenção de espectros de perdas de energia e de secções eficazes diferenciais com selecção da perda de energia. Os resultados experimentais obtidos foram interpretados à luz de modelos teóricos, tendo-se obtido informação acerca da dinâmica de dissociação dos iões negativos poliatõmicos formados na colisão. Foram obtidas as solucões analíticas exactas que descrevem o movimento nuclear clássico de um sistema tipo diatõmico num estado vibrónico final, representado por um potencial de Morse após ter ocorrido uma transição electrónica. Usando estas soluções, obtiveramse expressões analíticas correspondentes às secções eficazes de formação de pares de iões átomo-molécula. Em certos casos, essas soluções permitem analisar os tempos envolvidos na extensão da ligação do ião negativo, em comparação com o tempo de autolibertação electrónica e com o tempo de colisão. Particular ênfase experimental foi dada a alvos moleculares em que o ião pai tem um tempo de vida suficientemente longo para ser observado e para que haja rearranjo intramolecular antes de ocorrer a dissociação. A partir dos espectros de tempo de vôo obteve-se informação acerca dos tempos de relaxação e da energia cinética libertada (KER) na dissociação. Em alguns alvos aromáticos, chega a haver mesmo tempo para que a energia se distribua de forma a resultar numa dissociação de tipo estatístico.