Crean un microscopio que nos permitirá explorar el mundo de los electrones

Un grupo de científicos de la Universidad de Arizona, liderado por el profesor Mohammed Hassan, ha desarrollado un microscopio revolucionario capaz de captar el movimiento de los electrones en tiempo real. Este avance abre nuevas fronteras en el estudio de la física cuántica y la química.

El nuevo dispositivo es una versión mejorada del microscopio electrónico de transmisión. Su singularidad radica en su capacidad para generar pulsos electrónicos ultracortos con una duración de tan solo un attosegundo (10^-18 segundos). Para ponerlo en perspectiva, un attosegundo se relaciona con un segundo de la misma manera que un segundo se relaciona con la edad del universo. Este pulso atraviesa la muestra en estudio, desacelerándose y cambiando la forma del frente de onda del haz electrónico. Luego, el haz desacelerado se amplifica con una lente y se dirige hacia un material fluorescente que emite luz al impactar con los electrones. Combinando el pulso electrónico con dos haces de luz cuidadosamente sincronizada, los científicos lograron investigar los movimientos ultrarrápidos dentro de los átomos.

Los electrones se mueven a una velocidad de aproximadamente 2200 kilómetros por segundo, lo que significa que un electrón podría circunvalar la Tierra en 18,4 segundos. La capacidad de observar el movimiento de partículas tan rápidas abre posibilidades sin precedentes para los científicos.

La investigación tiene un valor fundamental para la física cuántica y la química. Sin embargo, debido a la alta velocidad de estas partículas, su estudio siempre ha sido un desafío considerable. Un avance en este campo se produjo a principios de la década de 2000, cuando los físicos desarrollaron métodos para generar pulsos de attosegundos. Este logro fue reconocido con el Premio Nobel en 2023, pero incluso este no permitía realizar observaciones con tanta precisión.

El profesor Hassan denominó la nueva tecnología como “attomicroscopía”.

Los resultados de la investigación fueron publicados el 21 de agosto en la revista Science Advances. El microscopio podría tener una amplia aplicación práctica en diversas áreas de la ciencia y la tecnología, desde el desarrollo de nuevos materiales hasta la creación de dispositivos electrónicos más eficientes. La attomicroscopía permitirá a los científicos comprender mejor los mecanismos de transferencia de carga, el comportamiento de los electrones en semiconductores y en agua líquida, así como los procesos de ruptura de enlaces químicos entre átomos.