Un equipo internacional ha utilizado la luz producida por el Free Electron Laser FERMI en el Centro de investigación Elettra Sincrotrone Trieste en el AREA Science Park para controlar el movimiento ultrarrápido de electrones. El experimento, publicado en la revista Fotónica de la naturaleza , abre el camino al estudio de procesos más complejos que ocurren en la naturaleza en la escala de attosegundos billonésimas de billonésima de segundo, como la fotosíntesis, la combustión, la catálisis y la química atmosférica.
Los procesos químicos, físicos y biológicos son intrínsecamente dinámicos, porque dependen no solo de la estructura atómica y electrónica de la materia, sino también de cómo evolucionan en el tiempo. Ahmed Zewail ganó el premio Nobel 1999 por "femtoquímica": elobservación y control de procesos químicos dinámicos usando pulsos láser ultrarrápidos, de unas pocas millonésimas de billonésima de segundo femtosegundos. Esta es la escala de tiempo en la que los átomos forman o rompen enlaces en procesos químicos o biológicos, como la fotosíntesis o la combustión..
Sin embargo, la naturaleza puede ser aún "más rápida". Los átomos en una molécula se mueven en la escala de femtosegundos, pero los electrones, que son la base de los enlaces químicos, son mucho más rápidos y en los procesos que causan, se mueven miles de vecesmás rápido, es decir, decenas o cientos de attosegundos una billonésima parte de una billonésima de segundo.
"Como muchos en la comunidad científica", explica Kevin Prince, primer autor del artículo recién publicado, "también hemos estado trabajando durante años para desarrollar métodos analíticos innovadores con una resolución de attosegundos para estudiar y controlar dinámicas rápidas. Con este trabajo,que explota las propiedades excepcionales de la luz láser de FERMI, podemos decir que finalmente hemos logrado nuestro objetivo "
El resultado fue logrado por un equipo internacional de investigadores de Italia Elettra-Sincrotrone Trieste, el Politecnico de Milano, los institutos IFN, IOM e ISM de CNR y ENEA, Japón Universidad de Tohoku, Rusia Universidad Estatal de Moscú Lomonosov, EE. UU. Drake University, Des Moines, Iowa y Alemania Technical University of Berlin, University of Freiburg, European XFEL, Hamburgo, Instituto Max Planck de Física Nuclear, Heidelberg.
Utilizaron un haz de luz de dos longitudes de onda es decir, dos colores diferentes y lograron controlar la dirección de emisión de electrones expulsados de un átomo por la luz. El experimento tuvo una resolución temporal de 3 attosegundos, que ahora haceposible el estudio y control de procesos extremadamente rápidos.
"Este resultado abre una nueva vía para estudiar y controlar procesos ultrarrápidos que involucran movimiento de electrones en la escala de tiempo de attosegundos. Estamos soñando con controlar procesos más complejos como procesos fotocatalíticos donde la transferencia de carga juega un papel clave", dijo Kiyoshi Ueda, quien con su grupo en la Universidad de Tohoku, contribuyó a planificar y realizar el experimento, y a analizar los resultados.
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Materiales proporcionado por Universidad de Tohoku . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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