Laser spectroscopy of molecular ions

Bell Laboratories Murray Hill, New Jersey 07974, USA.

Abstract

This review describes how laser induced fluorescence spectroscopy at three different temperatures, near room, near liquid N₂, and near liquid He, can provide remarkable new information about the quantum states of molecular ions. The experimental techniques are described whereby gas phase spectra can be obtained at the two higher temperatures, and matrix isolation spectra at the lowest temperature. A critical analysis is presented of the conditions necessary for the matrix spectra to be considered low temperature limits of the gas phase spectra. An overview is given of the various sorts of information obtained by laser spectroscopy, which include quantum state selective detection of molecular ions, electronic and vibrational frequencies, Jahn-Teller effects, and vibrational relaxation.

Résumé

La spectroscopie de fluorescence induite par laser à trois températures – ambiante, proche de 77 K et proche de 4 K – permet d'obtenir des renseignements nouveaux et remarquables sur les états quantiques d'ions moléculaires. On décrit des techniques expérimentales pour étudier des spectres en phase gazeuse aux deux températures les plus élevées, et les spectres en matrice à la température la plus basse. Une analyse critique est donnée concernant les conditions nécessaires pour que les spectres en matrice puissent être considérés comme équivalents à des spectres gazeux à très basse température. Parmi les divers renseignements qu'on peut obtenir à partir de la spectroscopie laser, il faut mentionner : la détection des ions moléculaires dans des états quantiques sélectrionnés ; les fréquences de transition électroniques et vibrationnelles ; les effets Jahn-Teller ; la relaxation vibrationnelle.