Movimientos periódicos de átomos en una longitud de una billonésima parte de una millonésima parte de un metro 10 -15 m se mapean mediante pulsos de rayos X ultracortos.En un nuevo tipo de experimento, los átomos dispuestos regularmente en un cristal se activan mediante un pulso láser y se genera una secuencia de instantáneas mediante cambios en la absorción de rayos X.
Un cristal representa una disposición espacial regular y periódica de átomos o iones que se mantiene unida por las fuerzas entre sus electrones. Los núcleos atómicos en esta matriz pueden sufrir diferentes tipos de oscilaciones alrededor de sus posiciones de equilibrio, las llamadas vibraciones reticulares o fononesEl alargamiento espacial de los núcleos en una vibración es mucho más pequeño que la distancia entre los átomos, este último determinado por la distribución de electrones. Sin embargo, los movimientos vibratorios actúan sobre los electrones, modulan su distribución espacial y cambian las propiedades eléctricas y ópticas.del cristal en una escala de tiempo que es más corta que 1 ps 10 -12 s.Para comprender estos efectos y explotarlos para dispositivos novedosos, por ejemplo, acústicos, es necesario imaginar la delicada interacción de los movimientos nucleares y electrónicos en una escala de tiempo mucho más corta que 1 ps.
En una reciente Comunicación rápida en Revisión física B investigadores del Instituto Max Born en Berlín Alemania, los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales en Dübendorf Suiza y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Gaithersburg EE. UU. Aplican un método novedoso de bomba óptica- espectroscopía de sonda de rayos X suave para generar vibraciones atómicas coherentes en pequeñas LiBH 4 cristales, y leerlos a través de cambios de absorción de rayos X. En sus experimentos, un pulso de bomba óptica centrado a 800 nm se excita a través de Raman impulsivo dispersando un fonón óptico coherente con simetría de Ag [película]. Los movimientos atómicos cambian las distanciasentre los Li + und BH 4 - iones.El cambio en la distancia modula la distribución de electrones en el cristal y, por lo tanto, el espectro de absorción de rayos X del Li + iones. De esta manera, los movimientos atómicos se mapean en una modulación de absorción de rayos X suave en el llamado borde K de Li alrededor de 60 eV. Los pulsos ultracortos de rayos X miden el cambio de absorción de rayos X en diferentes momentosDe esta serie de instantáneas se reconstruyen los movimientos atómicos.
Este novedoso esquema experimental es altamente sensible y permite por primera vez comenzar y detectar amplitudes extremadamente pequeñas de vibraciones atómicas. En nuestro caso, el Li + los iones se mueven en una distancia de solo 3 femtómetros = 3 x 10 -15 m que es comparable al diámetro del Li + núcleo y 100000 veces más pequeño que una distancia entre los iones en el cristal. Las observaciones experimentales están en excelente acuerdo con los cálculos teóricos en profundidad de la absorción transitoria de rayos X. Este nuevo tipo de espectroscopía de sonda de rayos X blanda con bomba ópticaen una escala de tiempo de femtosegundos tiene un gran potencial para medir y comprender la interacción de los movimientos nucleares y electrónicos en materia líquida y sólida, un requisito previo importante para simulaciones teóricas y aplicaciones en tecnología.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Forschungsverbund Berlin eV FVB . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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