Los físicos han medido los tiempos de vuelo de los electrones emitidos por un átomo específico en una molécula tras la excitación con luz láser. Esto les ha permitido medir la influencia de la molécula en la cinética de emisión.
La fotoemisión, la liberación de electrones en respuesta a la excitación de la luz, es uno de los procesos más fundamentales en el microcosmos. La energía cinética del electrón emitido es característica del átomo en cuestión y depende de la longitud de onda de la luz¿Pero cuánto tiempo dura el proceso? ¿Y siempre toma la misma cantidad de tiempo, independientemente de si el electrón se emite desde un átomo individual o desde un átomo que forma parte de una molécula? Un equipo internacional de investigadores dirigido porLos físicos láser en el Laboratorio de Física de Attosegundos LAP en LMU Munich y el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica MPQ en Garching ahora han investigado la influencia de la molécula en el tiempo de fotoemisión.
La descripción teórica de la fotoemisión en 1905 por Albert Einstein marcó un gran avance en la física cuántica, y los detalles del proceso son de continuo interés en el mundo de la ciencia y más allá. Cómo son los movimientos de una partícula cuántica elemental como el electrónafectado dentro de un entorno molecular tiene una influencia significativa en nuestra comprensión del proceso de fotoemisión y las fuerzas que mantienen unidas las moléculas.
En estrecha colaboración con investigadores de la Universidad King Saud KSU en Riyadh Arabia Saudita, y otros socios internacionales, el equipo de LAP ha determinado cuánto tiempo se tarda en emitir electrones desde un átomo específico dentro de unmolécula en este caso, el yodo en yoduro de etilo. Los tiempos medidos estuvieron en el rango de decenas de attosegundos. Un attosegundo es una billonésima parte de una billonésima de segundo.
Los investigadores utilizaron una variedad de pulsos en la región de rayos X para excitar el electrón objetivo. El uso del aprendizaje automático ayudó a mejorar la precisión del análisis de los datos experimentales y resultó en comparaciones más precisas con predicciones teóricas ".La comparación de los datos experimentales con simulaciones teóricas finalmente reveló la influencia de la molécula en el tiempo que los electrones necesitan para el proceso de fotoemisión ", explica el profesor Matthias Kling, quien dirige el grupo Ultrafast Imaging and Nanophotonics dentro del equipo LAP. Los investigadores encontraron queel retraso atribuible al entorno molecular se hizo mayor a medida que se redujo la energía de los pulsos de luz, y por lo tanto, la energía cinética inicial impartida a los electrones.
Las observaciones pueden compararse con la exploración de un paisaje. Al volar sobre él, muchos detalles en el suelo pasan desapercibidos. A nivel del suelo, cada golpe se hace sentir. Lo mismo es cierto para los electrones excitados. Si el impulso inicial es solosuficiente para permitirles abandonar la molécula, el efecto retardador de las fuerzas que mantienen la molécula unida es mayor que cuando la 'patada' es lo suficientemente enérgica como para expulsarlas más rápidamente.
"Nuestras observaciones indican que los experimentos que rastrean el tiempo de fotoemisión nos permiten aprender sobre las fuerzas dentro de las moléculas", explica el profesor Abdallah Azzeer, jefe del laboratorio de física de attosegundos en KSU en Riad. "Estos estudios podrían mejorar nuestra comprensión de los efectos cuánticos enmoléculas y reacciones químicas ", agrega la profesora Alexandra Landsman de la Universidad Estatal de Ohio en los Estados Unidos, quien lidera el grupo que realizó la mayoría del trabajo teórico.
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Materiales proporcionado por Ludwig-Maximilians-Universität München . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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