FÍSICA
Revolucionaria Técnica Permite Capturar el Movimiento de Electrones en Tiempo Real
lunes, 2 de septiembre de 2024
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Científicos de la Universidad de Arizona desarrollan una tecnología que utiliza pulsos de attosegundos para observar dinámicas electrónicas con una precisión sin precedentes.
El Avance en la Observación de Electrones
Un equipo de investigadores de la Universidad de Arizona ha logrado un avance sin precedentes en la observación del comportamiento de los electrones. Utilizando una técnica innovadora de microscopía denominada "attomicroscopía," han conseguido capturar imágenes del movimiento de los electrones en tiempo real, con una precisión temporal de attosegundos, una unidad de tiempo equivalente a la quintillonésima parte de un segundo. Este avance marca un salto cuántico en la capacidad de estudiar procesos subatómicos increíblemente rápidos, un campo que hasta ahora había estado limitado por las restricciones en la resolución y la velocidad de las tecnologías existentes.
El Desafío de Fotografiar Electrones
La microscopía electrónica de transmisión (TEM) es la técnica tradicionalmente utilizada para generar imágenes de estructuras subatómicas. Sin embargo, debido a que los electrones se desplazan a velocidades cercanas a la luz, capturar su movimiento ha representado un reto formidable. Anteriormente, los microscopios TEM podían generar pulsos de láser que duraban solo unos attosegundos, lo que permitía capturar secuencias de imágenes de electrones en movimiento. No obstante, la gran diferencia entre los pulsos resultaba en la pérdida de información clave, dificultando la observación precisa del comportamiento electrónico.
La Innovación de la Attomicroscopía
El equipo de físicos liderado por Dandan Hui y Husain Alqattan ha superado este obstáculo desarrollando un método que reduce la duración del pulso del haz de electrones a un solo attosegundo. La técnica se basa en la división del pulso en tres partes: dos pulsos de luz y un pulso de electrones.
Primero, un "pulso de bombeo" inyecta energía en una muestra de grafeno, provocando que los electrones se agiten. Luego, un "pulso de puerta" crea una ventana de tiempo durante la cual un único pulso de electrones atraviesa la muestra, capturando las dinámicas electrónicas con una precisión sin precedentes.
El Attomicroscopio: Un Salto Tecnológico
El attomicroscopio desarrollado consta de dos secciones clave. La sección superior convierte un pulso ultravioleta en electrones ultrarrápidos que son liberados dentro del microscopio. La sección inferior utiliza dos láseres adicionales para activar, iniciar y controlar el movimiento de los electrones en la muestra estudiada. Este innovador instrumento permite generar un mapa detallado de la dinámica electrónica, capturando procesos que anteriormente eran invisibles para los científicos.
Conclusión: Implicaciones Futuras
Este avance en la attomicroscopía no solo permite observar fenómenos antes inalcanzables, sino que también abre la puerta a nuevas investigaciones en el campo de la física cuántica. La capacidad de capturar el comportamiento de los electrones en tiempo real puede tener implicaciones significativas en el desarrollo de futuras tecnologías basadas en la manipulación de partículas subatómicas, transformando nuestro entendimiento de la materia a nivel cuántico.
Publicado en Science Advances
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