Un equipo de físicos y químicos del Laboratorio de Física de Attosegundos de la Ludwig-Maximilians-Universität y el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica ha estudiado la interacción de la luz con pequeñas partículas de vidrio.
La relación entre pulsos láser fuertes y nanopartículas de vidrio es especial, una que podría influir en los métodos médicos, como descubrieron los científicos de Rostock, Múnich y Berlín. Un equipo de físicos estudió la interacción entre la luz y la materia.químicos del Laboratorio de Física de Attosegundos LAP en el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica MPQ y la Ludwig-Maximilians-Universität Munich LMU, del Instituto de Física de la Universidad de Rostock, y de la Freie Universität BerlinLos investigadores estudiaron la interacción entre pulsos láser fuertes y nanopartículas de vidrio, que consisten en múltiples millones de átomos. Dependiendo de cuántos átomos estuvieran contenidos en las nanopartículas, estos objetos reaccionaron de manera diferente en escalas de tiempo de atosegundos un attosegundo es una billonésima parte de la billonésima parte deun segundo .Dependiendo de su tamaño, los pulsos láser indujeron los llamados campos cercanos campos electromagnéticos cercanos a la superficie de la partículaEn una emisión direccional controlada de electrones.Estos hallazgos eventualmente podrían extender la terapia contra el cáncer y los métodos de imagen en medicina.El estudio fue publicado en el último número de la revista Nature Communications.
Los pulsos láser fuertes tienen un efecto extremadamente pronunciado en las nanopartículas. Tan pronto como los átomos "sienten" la onda electromagnética de la luz, sus electrones comienzan a oscilar. Esto produce campos cercanos en la superficie de las partículas. Estos campos cercanostienen dimensiones en el rango de nanómetros y oscilan de manera característica dependiendo de la longitud de onda de la luz incidente.
Dirigidos por el Prof. Matthias Kling, los físicos del LAP estudiaron nanoesferas de sílice con diámetros de 50 a 550 nanómetros, que fueron sintetizados químicamente por el grupo de Eckart Rühl en la Freie Universität Berlin. Los científicos dejaron fuertes pulsos láser de aproximadamente cuatro femtosegundos de largogolpean el grupo de átomos un femtosegundo es una millonésima de billonésima de segundo. Tan pronto como las ondas electromagnéticas del campo de luz golpean las nanoesferas, se forman campos cercanos en la superficie y comienzan a latir.Las esferas irradiadas se compararon con la longitud de onda del láser 720 nanómetros, cuanto más fuerte era el efecto de los campos cercanos como una catapulta de electrones.
Los investigadores observaron este efecto mediante el uso de detectores de partículas para monitorear las rutas de vuelo de los electrones emitidos desde los campos cercanos de las nanoesferas dentro del paso del pulso láser. "La energía y la dirección de los electrones emitidos está fuertemente relacionada con el espacio yestructura temporal de los campos cercanos. La emisión de electrones es como un juego de ping-pong en la superficie de las nanoesferas que se puede controlar con una precisión de attosegundos ", explica el profesor Thomas Fennel de la Universidad de Rostock. Realizó simulacionescon su equipo, arrojando luz sobre los procesos microscópicos y su evolución en el tiempo ". Primero, los electrones abandonan las esferas, pero luego son llevados de vuelta a su superficie. Después de rebotar en la superficie, obtienen un fuerte impulso de impulso final deel campo cercano, que los libera de las nanopartículas ", agregó el profesor Matthias Kling.
Dado que la emisión direccional de partículas puede controlarse con esta técnica utilizando luz láser, los investigadores sostienen que una perspectiva a largo plazo podría ser aplicaciones médicas. "Con el movimiento direccional de electrones, se podrían producir rayos X fuertemente dirigidos para aplicaciones de imágenes,"describe al profesor Eckart Rühl. Con pulsos láser suficientemente intensos, también puede ser posible liberar iones, que son átomos cargados, del nanocompuesto, lo que resulta en una radiación de iones fuertemente dirigida para la terapia del cáncer. Además, la técnica podría abrir nuevas perspectivaspara el procesamiento de material más allá del límite de difracción, por ejemplo, para eliminar áreas de tamaño nanométrico de una superficie.
Los científicos también creen que la combinación de pulsos de luz fuertes y nanopartículas puede convertirse en un componente importante de la electrónica futura. Con la llamada electrónica de onda de luz, uno podría calcular datos a frecuencia de onda de luz aproximadamente 10 15 ciclos por segundo: 100,000 veces más rápido de lo que es posible actualmente
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Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Óptica Cuántica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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