Notre compréhension de la nature repose sur l'idée que le monde est fait d'atomes et de molécules. L'étude des molécules et des matériaux a conduit à l'idée que la forme d'une molécule ou la structure d'un solide détermine ce qu'elle fait ou à quoi elle peut servir. Mais la nature n'est pas statique. Il existe des processus dynamiques extrêmement rapides qui ne peuvent être appréhendés d'un point de vue purement statique et structurel. Les recherches du Dr Stolow utilisent la technologie laser ultrarapide à la fois pour réaliser des « films » ultrarapides et, via le contrôle quantique, pour diriger les atomes et les molécules vers de nouveaux rôles. Son objectif est de développer une vision moléculaire mais dynamique de la nature.
Le Dr Stolow et son équipe développent de nouvelles sources laser, produisant des impulsions ultracourtes allant de l'infrarouge aux rayons X. Avec ceux-ci, ils observent certains des processus les plus rapides de la nature - les mouvements électroniques et atomiques. En utilisant des techniques avancées de faisceau moléculaire pulsé et de détection de particules pour réaliser des « films » ultrarapides, ils découvrent les mouvements électroniques/atomiques qui sous-tendent les processus dynamiques de la nature. Cette compréhension aidera au développement de nouvelles technologies telles que les dispositifs électroniques moléculaires, le traitement des matériaux par laser, les médicaments photo-activés et les matériaux réactifs.
Les lasers ultrarapides font également progresser la «biophotonique», l'utilisation de la lumière dans la recherche biologique et biomédicale. C'est particulièrement le cas pour la microscopie de cellules vivantes. En utilisant des techniques optiques pour façonner les impulsions lumineuses, Stolow et son équipe développent des méthodes d'imagerie sans étiquette mais spécifiques aux produits chimiques pour réaliser des vidéos en temps réel de cellules vivantes. Ces méthodes s'appliquent également à l'imagerie des distributions de composés spécifiques au sein des minerais et des roches, ouvrant le nouveau domaine de la "géophotonique".
Publications sélectionnées
- O. Schalk, A.E. Boguslavskiy, A. Stolow. Two-Photon Excited State Dynamics of Dark Valence, Rydberg, and Superexcited States in 1,3-Butadiene. Journal of Physical Chemistry Letters 5, 560, 2014
- T. Sekikawa, O. Schalk, G-R. Wu, A.E. Boguslavskiy, A. Stolow. Initial Processes of Proton Transfer in Salicylideneaniline Studied by Time-Resolved Photoelectron Spectroscopy. Journal of Physical Chemistry A 117, 2791, 2013
- O. Schalk, A.E. Boguslavskiy, A. Stolow, M.S. Schuurman. Through-Bond Interactions and the Localization of Excited State Dynamics. Journal of the American Chemical Society 133, 16451, 2011
- D. Townsend, B.J. Sussman, A. Stolow. A Stark Future for Quantum Control. Journal of Physical Chemistry A 115, 357, 2011
- G. Wu, A.E. Boguslavskiy, O. Schalk, M.S. Schuurman, A. Stolow. Ultrafast Non-adiabatic Dynamics of Methyl Substituted Ethylenes: the ?3s Rydberg State. Journal of Chemical Physics 135, 164309, 2011