Pela primeira vez, uma equipe de cientistas internacionais conseguiu controlar e monitorar a direção dos elétrons ejetados de um átomo em tempo real. Os pesquisadores usaram o laser de elétrons livres FERMI na Itália para completar o processo, que levou apenas alguns attossegundos, ou um bilionésimo de um bilionésimo de segundo.
O fato de podermos controlar esses elétrons é impressionante o suficiente, e significa que podemos estudar e controlar o movimento dos elétrons entre dois elementos em um composto químico. Mas o que é ainda mais legal é que agora podemos estudar como os elétrons se movem em processos ultrarrápidos - como fotossíntese e combustão - que não podíamos estudar em tempo real antes.
"O próximo passo será aplicar a técnica que demonstramos ao estudo de processos mais complexos que ocorrem na escala de attossegundo, como processos catalíticos e química atmosférica", disse o pesquisador principal Kevin Prince , químico do Laboratório de Descoberta de Modelos Moleculares em Swinburne University of Technology na Austrália.
Ao contrário dos lasers regulares, que disparam feixes de fótons, o laser de elétrons livres FERMI consiste em elétrons de alta velocidade movendo-se através de uma estrutura magnética. Também é sintonizável , permitindo que os pesquisadores alterem a faixa de frequência de microondas até raios-X e infravermelho.
Usando essa tecnologia, eles produziram dois feixes de elétrons em comprimentos de onda diferentes. Os comprimentos de onda curtos foram capazes de controlar o movimento dos elétrons, mudando sua direção. Esse controle foi mantido apenas por um pequeno período de tempo - alguns attosegundos - mas mesmo sabendo que isso aconteceu é excepcionalmente legal.
"Os átomos em uma molécula se movem na escala de femtossegundos - alguns milionésimos de bilionésimo de segundo", disse Prince . "Mas os elétrons, que são a base das ligações químicas, são muito mais rápidos e, nos processos que causam, se movem mil vezes mais rápido - na escala de dezenas ou centenas de attossegundos."
A pesquisa foi uma colaboração entre a equipe de Swinburne e pesquisadores na Itália, Japão, Rússia, Estados Unidos e Alemanha.
"Como muitos na comunidade científica, trabalhamos há anos para desenvolver métodos analíticos inovadores com resolução de attossegundo para estudar e controlar a dinâmica rápida", disse Prince. “Com este trabalho, que explora as propriedades excepcionais do laser da FERMI, podemos dizer que finalmente alcançamos nosso objetivo”.
O experimento, publicado na Nature Photonics , cria um precedente empolgante para o futuro. Ser capaz de medir elétrons em attossegundos permitirá que os pesquisadores investiguem processos da vida real que acontecem ultrarrápidos - algo que não fomos capazes de fazer antes. E quem sabe que portas isso se abrirá.
fonte: Nature Photonics