Pulso de eltrons mais curto j criado dura 53 attossegundos

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 27/01/2023

Attossegundos

Usando flashes de laser ultrarrpidos, cientistas alemes geraram e mediram o pulso de eltrons mais curto j emitido at hoje.

O laser foi usado para remover eltrons de uma minscula ponta de metal, gerando um pulso de eltrons que durou apenas 53 attossegundos (10^-18 segundo), ou seja, 53 bilionsimos de bilionsimo de segundo.

Alm de estabelecer um novo recorde de velocidade no controle artificial de correntes eltricas em materiais slidos, a pesquisa abre novos caminhos para o avano do desempenho da eletrnica e das tecnologias da informao, bem como para o desenvolvimento de novas metodologias de microscopia, permitindo visualizar fenmenos ultrarrpidos, como reaes qumicas.

Embora h muito se saiba que a luz pode arrancar eltrons dos metais – Einstein foi o primeiro a explicar como – o processo extremamente difcil de manipular: O campo eltrico da luz muda de direo cerca de um milho de bilhes de vezes por segundo, tornando difcil controlar a maneira como os eltrons so arrancados e arremessados da superfcie dos metais.

Mas um desenvolvimento feito pela prpria equipe h alguns anos, em que pulsos ultrarrpidos de laser foram usados para bater o recorde de velocidade da corrente eltrica, serviu de base para o progresso alcanado agora.

Pulso de luz que produz pulso de eltrons

Um campo eltrico essencialmente faz os eltrons oscilarem dentro de um metal. Para arranc-los, ento necessrio injetar um pulso de energia que dure pelo menos a metade desse ciclo de oscilao.

A luz oscila em uma frequncia muito mais alta, ento a equipe dosou seus pulsos ultracurtos de laser para acertar os eltrons no momento e na durao corretos.

Mas restava uma dificuldade: Medir a brevidade dessas exploses de eltrons. Para isso, a equipe desenvolveu um novo tipo de cmera que consegue tirar fotos dos eltrons durante o curto perodo de tempo em que o laser os empurra para fora de uma ponta finssima de tungstnio, posta em um ambiente de vcuo.

“O truque foi usar um segundo flash de luz muito fraco,” disse Hee-Yong Kim, da Universidade de Rostock. “Este segundo flash de laser pode perturbar suavemente a energia da exploso de eltrons para descobrir seu aspecto ao longo do tempo. como o jogo ‘O que tem na caixa?’, onde os jogadores tentam identificar um objeto sem olhar para ele, apenas virando-o para sentir sua forma com as mos.”

O pulso de eltrons de 53 attossegundos que a equipe detectou foi ainda mais curto do que o pulso de luz que o gerou. O professor Eleftherios Goulielmakis, coordenador da equipe afirma que o pulso de eltrons durou um quinto do tempo que um eltron em um tomo de hidrognio leva para orbitar seu ncleo.

Eletrnica e microscopia

Mas como essa tecnologia pode ter uso prtico?

” medida que a tecnologia avana rapidamente, razovel esperar o desenvolvimento de circuitos eletrnicos microscpicos nos quais os eltrons viajam em um espao de vcuo entre condutores compactados para evitar obstculos que os retardem,” exemplificou Goulielmakis. “Usar a luz para ejetar eltrons e conduzi-los entre esses condutores pode acelerar a eletrnica futura em vrios milhares de vezes em relao ao desempenho atual.”

J o uso cientfico da tcnica pode ser bem mais imediato, sobretudo em microscopia.

Um pulso de eltrons to curto pode permitir que os microscpios eletrnicos foquem em uma fatia mais curta no tempo, de modo semelhante reduo da velocidade do obturador de uma cmera, permitindo revelar o movimento das partculas com mais clareza.

“Como nossas rajadas de eltrons fornecem excelente resoluo para tirar fotos de movimentos eletrnicos e atmicos nos materiais, planejamos us-los para adquirir uma compreenso profunda de materiais complexos para facilitar suas aplicaes em tecnologia,” disse Goulielmakis.

Outras notcias sobre:

Mais tópicos