Al igual que un fotógrafo necesita una cámara con una velocidad de obturación de una fracción de segundo para capturar el movimiento rápido, los científicos que observan el comportamiento de materiales pequeños necesitan instrumentos especiales con la capacidad de ver los cambios que ocurren en un abrir y cerrar de ojos.
Un equipo internacional de investigadores dirigido por el científico de rayos X Christoph Bostedt del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. DOE y Tais Gorkhover del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del DOE utilizaron dos láseres especiales para observar la dinámica de una pequeña muestra de xenónya que se calentó a plasma.
Bostedt y Gorkhover pudieron usar la fuente de luz coherente Linac LCLS en SLAC para hacer observaciones de la muestra en pasos de tiempo de aproximadamente cien femtosegundos, un femtosegundo es una millonésima de una billonésima de segundo. El tiempo de exposiciónde las imágenes individuales era tan corta que las partículas que se movían rápidamente en la fase gaseosa parecían congeladas. "La ventaja de una máquina como la LCLS es que nos da el equivalente de la fotografía con flash de alta velocidad en lugar de una cámara estenopeica", BostedtEl LCLS es una instalación de usuario de la Oficina de Ciencia del DOE.
Los investigadores utilizaron un láser óptico para calentar el grupo de muestras y un láser de rayos X para sondear la dinámica del grupo a medida que cambiaba con el tiempo. A medida que el láser calentaba el grupo, los fotones liberaron electrones inicialmente unidos a los átomos; sin embargo, estos electrones aún permanecían libremente unidos al cúmulo.
Al obtener imágenes de nanopartículas explosivas, el equipo pudo hacer mediciones de cómo cambian con el tiempo en entornos extremos. "En última instancia, queremos entender cómo la energía de la luz afecta el sistema", dijo Gorkhover.
"Realmente no hay otras técnicas que nos brinden una resolución tan buena en tiempo y espacio simultáneamente", agregó. "Otros métodos requieren que tomemos promedios sobre muchas 'exposiciones' diferentes, que pueden ocultar detalles relevantes. Además,técnicas como la microscopía electrónica involucran un material de sustrato que puede interferir con el comportamiento de la muestra ".
Según Bostedt, la investigación también podría afectar el estudio de aerosoles en el medio ambiente o en la combustión, ya que el modelo de "bomba y sonda" de láser doble podría adaptarse para estudiar materiales en fase gaseosa ". Aunque nuestro material parte desólido al plasma muy rápidamente, hay otros tipos de materiales que podría estudiar con esta o una técnica similar ", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Argonne . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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