The role of orbital polarization for ultrafast charge transfer between an atomic adsorbate and a substrate is explored. Core hole clock spectroscopy with linearly polarized x-ray radiation allows to selectively excite adsorbate resonance states with defined spatial orientation relative to the substrate surface. For c(4×2)SRu(0001) the charge transfer times between the sulfur 2s13p*+1 antibonding resonance and the ruthenium substrate have been studied, with the 2s electron excited into the 3p* state along the surface normal and the 3p* state in the surface plane. The charge transfer times are determined as 0.18±0.07 and 0.84±0.23fs, respectively. This variation is the direct consequence of the different adsorbate-substrate orbital overlap.

1.
J. M.
Thomas
and
W. J.
Thomas
,
Principles and Practice of Heterogeneous Catalysis
, 1st ed. (
VCH
,
New York
,
1996
), Vol.
1
, Chap. 2, p.
65
.
2.
B.
O’Regan
and
M.
Grätzel
,
Nature (London)
353
,
737
(
1991
).
3.
J.
Schnadt
,
P. A.
Brühwiler
,
L.
Patthey
,
J. N.
O'Shea
,
S.
Södergren
,
M.
Odelius
,
R.
Ahuja
,
O.
Karis
,
M.
Bässler
,
P.
Persson
,
H.
Siegbahn
,
S.
Lunell
, and
N.
Mårtensson
,
Nature (London)
418
,
620
(
2002
).
4.
Z. J.
Donhauser
,
B. A.
Mantooth
,
K. F.
Kelly
,
L. A.
Bumm
,
J. D.
Monnell
,
J. J.
Stapleton
,
D. W.
Price
 Jr.
,
A. M.
Rawlett
,
D. L.
Allara
,
J. M.
Tour
, and
P. S.
Weiss
,
Science
292
,
2303
(
2001
).
6.
A.
Föhlisch
,
P.
Feulner
,
F.
Hennies
,
A.
Fink
,
D.
Menzel
,
D.
Sánchez-Portal
,
P. M.
Echenique
, and
W.
Wurth
,
Nature (London)
436
,
373
(
2005
).
7.
O.
Björneholm
,
A.
Nilsson
,
A.
Sandell
,
B.
Hernnäs
, and
N.
Mårtensson
,
Phys. Rev. Lett.
68
,
1892
(
1992
).
8.
W.
Wurth
,
P.
Feulner
, and
D.
Menzel
,
Phys. Scr., T
T41
,
213
(
1992
).
10.
N.
Mårtensson
and
A.
Nilsson
,
J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
72
,
1
(
1995
).
11.
O.
Karis
,
A.
Nilsson
,
M.
Weinelt
,
T.
Wiell
,
C.
Puglia
,
N.
Wassdahl
, and
N.
Mårtensson
,
Phys. Rev. Lett.
76
,
1380
(
1996
).
12.
A.
Sandell
,
O.
Hjortstam
,
A.
Nilsson
,
P. A.
Brühwiler
,
O.
Eriksson
,
P.
Bennich
,
P.
Rudolf
,
J. M.
Wills
,
B.
Johansson
, and
N.
Mårtensson
,
Phys. Rev. Lett.
78
,
4994
(
1997
).
13.
W.
Wurth
,
Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process.
65
,
597
(
1997
).
14.
C.
Keller
,
M.
Stichler
,
G.
Comelli
,
F.
Esch
,
S.
Lizzit
,
W.
Wurth
, and
D.
Menzel
,
Phys. Rev. Lett.
80
,
1774
(
1998
).
15.
C.
Keller
,
M.
Stichler
,
G.
Comelli
,
F.
Esch
,
S.
Lizzit
,
D.
Menzel
, and
W.
Wurth
,
Phys. Rev. B
57
,
11951
(
1998
).
16.
A.
Sandell
,
P. A.
Brühwiler
,
A.
Nilsson
,
P.
Bennich
,
P.
Rudolf
, and
N.
Mårtensson
,
Surf. Sci.
429
,
309
(
199
).
17.
W.
Wurth
and
D.
Menzel
,
Chem. Phys.
251
,
141
(
2000
).
18.
S.
Vijayalakshmi
,
A.
Föhlisch
,
F.
Hennies
,
A.
Pietzsch
,
M.
Nagasono
,
W.
Wurth
,
A. G.
Borisov
, and
J. P.
Gauyacq
,
Chem. Phys. Lett.
427
,
91
(
2006
).
19.
A.
Föhlisch
,
S.
Vijayalakshmi
,
F.
Hennies
,
W.
Wurth
,
V. R. R.
Medicherla
, and
W.
Drube
,
Chem. Phys. Lett.
434
,
214
(
2007
).
20.
P. A.
Brühwiler
,
O.
Karis
, and
N.
Mårtensson
,
Rev. Mod. Phys.
74
,
703
(
2002
).
21.
M. P.
de Jong
,
R.
Friedlein
,
S. L.
Sorensen
,
G.
Öhrwall
,
W.
Osikowicz
,
C.
Tengsted
,
S. K. M.
Jönsson
,
M.
Fahlmann
, and
W. R.
Salaneck
,
Phys. Rev. B
72
,
035448
(
2005
).
22.
H.
Petek
and
S.
Ogawa
,
Prog. Surf. Sci.
56
,
239
(
1997
).
23.
M.
Bauer
,
S.
Pawlik
, and
M.
Aeschlimann
,
Phys. Rev. B
55
,
10040
(
1997
).
24.
H.
Petek
,
M.
Weida
,
H.
Nagano
, and
S.
Ogawa
,
Science
430
,
1402
(
2000
).
25.
C.
Schwennicke
,
D.
Jürgens
,
G.
Held
, and
H.
Pfnür
,
Surf. Sci.
316
,
81
(
1994
).
26.
G. S.
Brown
,
M. H.
Chen
,
B.
Crasemann
, and
G. E.
Ice
,
Phys. Rev. Lett.
45
,
1937
(
1980
).
27.
A.
Kivimäki
,
A. N.
de Brito
,
S.
Aksela
,
H.
Aksela
,
O. P.
Sairanen
,
A.
Ausmees
,
S. J.
Osborne
,
L. B.
Dantas
, and
S.
Svensson
,
Phys. Rev. Lett.
71
,
4307
(
1993
).
28.
M. O.
Krause
and
J. H.
Oliver
,
J. Phys. Chem. Ref. Data
8
,
329
(
1979
).
29.
A.
Föhlisch
,
D.
Menzel
,
P.
Feulner
,
M.
Ecker
,
R.
Weimar
,
K. L.
Kostov
,
G.
Tyuliev
,
S.
Lizzit
,
R.
Larciprete
,
F.
Hennies
, and
W.
Wurth
,
Chem. Phys.
289
,
107
(
2003
).
30.
M.
Lindroos
,
P.
Hofmann
, and
D.
Menzel
,
Phys. Rev. B
33
,
6798
(
1986
).
31.
F. J.
Himpsel
,
K.
Christmann
,
P.
Heimann
, and
D. E.
Eastman
,
Phys. Rev. B
23
,
2548
(
1981
).
32.
E. V.
Chulkov
,
A. G.
Borisov
,
J. P.
Gauyacq
,
D.
Sánchez-Portal
,
V. M.
Silkin
,
V. P.
Zhukov
, and
P. M.
Echenique
,
Chem. Rev. (Washington, D.C.)
106
,
4160
(
2006
).
You do not currently have access to this content.