Radical anions, formed by attaching electrons to stable molecules, are gaining attention as pivotal role in controlling chemical reactions with excess electrons due to their diverse chemical activities. Moreover, the excited states of radical anions in the anion formation reactions hold the key to the creation and destruction of the anion. However, despite various spectroscopic experiments conducted over half a century, the reaction dynamics of radical anions remain enigmatic. Experimental techniques applied to neutral molecules or deprotonated anions often proved inadequate for radical anions, and phenomena occurring in their excited states were limitedly studied due to experimental constraints. In this thesis, we aim to introduce newly developed experimental techniques for radical anion research. Additionally, we present novel experimental findings and their interpretations. Through the experiments, the presence of multiple non-valence bound states in the anion was discovered, and by leveraging femtosecond lasers, we successfully observed chemical reactions occurring in real-time from these states.
안정적인 분자에 전자를 부착하여 형성하는 라디칼 음이온은 다양한 화학적 활성을 지니고 있기 때문에 외부 전자를 이용한 화학반응 조절에 있어 핵심적인 화학종으로 주목받고 있다. 또한 음이온 형성 반응에서 과정에서 라디칼 음이온의 여기상태는 음이온의 생성과 소멸을 결정짓는 열쇠를 쥐고 있다. 하지만 반세기에 걸쳐 진행된 다양한 분광학 실험에도 불구하고, 라디칼 음이온의 반응 동역학은 베일에 싸여있다. 기존의 중성 분자나 탈수소화 음이온에 적용해왔던 실험 기법은 라디칼 음이온에 부적한 경우가 많았고, 실험적 한계들로 인해 여기 상태에서 일어나는 현상들은 제한적으로 연구되어 왔었다. 이번 학위 논문에서는 라디칼 음이온 연구를 위해 새롭게 개발한 실험 기법들을 소개하고자 한다. 아울러 이를 통해 발견한 새로운 실험적 결과들과 이에 대한 해석을 수록하였다. 실험을 통해 다수의 비원자가 결합상태들이 이온에 존재하고 있음을 확인할 수 있었고, 여기서 일어나는 화학반응들을 펨토초 레이저를 이용해 실시간으로 관찰하는데 성공했다.
