En 1999, Ahmed Zewail a reçu le prix Nobel de chimie pour ses études sur les réactions chimiques en utilisant des impulsions laser ultracourtes. Il a pu observer le mouvement des atomes et ainsi visualiser des états de transition sur le plan moléculaire. Regarder la dynamique des électrons a toujours été considéré comme un rêve à cette époque. Grâce à la dernière évolution de la technologie laser, d'intenses recherches dans le domaine de la spectroscopie attoseconde (1 attoseconde = 10-18 s) se sont développées rapidement. Pour la première fois, le professeur Hans Jakob Wörner du Laboratoire de chimie et de physique à l'EPF de Zurich, en collaboration avec des scientifiques canadiens et français, a été en mesure d'enregistrer le mouvement électronique pendant une réaction chimique complète. L'expérience est décrite dans le dernier numéro de la revue Science.
L'équipe de recherche a irradié des molécules de dioxyde d'azote (NO2) avec une impulsion de rayons ultraviolets très courte. Par conséquent, la molécule absorbe l'énergie de l'impulsion qui définit les électrons en mouvement. Les électrons commencent à se réorganiser, ce qui provoque un nuage d'électrons qui oscille entre 2 formes différentes pendant un temps très court, avant que la molécule ne commence à vibrer et à se décomposer finalement en oxyde nitrique et un atome d'oxygène.
Dans un article précédent, Hans Jakob Wörner a déjà publié la manière dont la spectroscopie attoseconde peut être utilisé pour regarder le mouvement des électrons. L'impulsion ultraviolette d'abord faible fixe les électrons en mouvement. La seconde impulsion forte à infrarouge supprime alors un électron de la molécule, l'accélèrant et la ramènant à la molécule. En conséquence, une impulsion lumineuse d'une attoseconde est émise, ce qui porte un instantané de la distribution des électrons dans la molécule. Wörner illustre le principe de la spectroscopie attoseconde : « L'expérience peut être comparée à un photographe, qui, par exemple, immortalise une balle tirée à travers une pomme. La balle serait trop rapide pour l'obturateur d'un appareil photo, et le résultat serait une image floue. Par conséquent, l'obturateur reste ouvert et l'image est illuminée avec des éclairs de lumière, qui restent plus rapides que la balle. Voilà comment nous obtenons notre capture. »
Lorsque l'électron revient à la molécule, il libère l'énergie sous forme de lumière. Dans l'expérience, Wörner et ses collègues ont mesuré la lumière des électrons et ont donc été en mesure de déduire des informations détaillées sur la distribution des électrons et de son évolution dans le temps. Cette information révèle les détails de mécanismes de réaction chimique qui étaient jusque là inaccessibles à la plupart des techniques expérimentales.
