Muchos procesos químicos se ejecutan tan rápido que solo se entienden de manera aproximada. Para aclarar estos procesos, un equipo de la Universidad Técnica de Munich TUM ha desarrollado una metodología con una resolución de quintillonésimas de segundo.ayudar a comprender mejor los procesos como la fotosíntesis y desarrollar chips de computadora más rápidos.
Un paso intermedio importante en muchos procesos químicos es la ionización. Un ejemplo típico de esto es la fotosíntesis. Las reacciones toman solo unos pocos femtosegundos cuatrillonésimas de segundo o incluso solo unos pocos cientos de attosegundos quintillones de segundos.corre extremadamente rápido, solo se conocen los productos iniciales y finales, pero no las rutas de reacción o los productos intermedios.
Para observar estos procesos ultrarrápidos, la ciencia necesita una tecnología de medición que sea más rápida que el proceso observado en sí. La llamada "espectroscopía bomba-sonda" lo hace posible.
Aquí, la muestra se excita usando un pulso láser inicial, que pone en marcha la reacción. Un segundo pulso con retraso de tiempo consulta el estado momentáneo del proceso. Las repeticiones múltiples de la reacción con diferentes retrasos de tiempo dan como resultado una parada individualimágenes en movimiento, que luego se pueden compilar en un "clip de película"
Dos ojos ven más de uno
Ahora, un equipo de científicos encabezado por Birgitta Bernhardt, ex miembro del personal de la Cátedra de Física Láser y de Rayos X en TU Munich y, mientras tanto, profesora junior en el Instituto de Física Aplicada de la Universidad de Jena, tiene por primera vezel tiempo logró combinar dos técnicas de espectroscopía de bomba-sonda utilizando el criptón de gas inerte, lo que les permitió arrojar luz sobre los procesos de ionización ultrarrápida con una precisión que hasta ahora no había sido posible.
"Antes de nuestro experimento, uno podía observar qué parte de la luz excitante fue absorbida por la muestra con el tiempo o medir qué tipo y cuántos iones se crearon en el proceso", explica Bernhardt. "Ahora hemos combinado eldos técnicas, que nos permiten observar los pasos precisos por los cuales se lleva a cabo la ionización, cuánto tiempo existen estos productos intermedios y qué causa precisamente el excitante pulso láser en la muestra ".
Procesos ultrarrápidos bajo control
La combinación de las dos técnicas de medición permite a los científicos no solo registrar los procesos de ionización ultrarrápidos. Gracias a la variación en la intensidad del segundo pulso láser de prueba, ahora pueden, por primera vez, también controlar y en este casoTambién influyen en la dinámica de ionización.
"Este tipo de control es un instrumento muy poderoso", explica Bernhardt. "Si podemos comprender con precisión e incluso influir en los procesos rápidos de ionización, podemos aprender mucho sobre los procesos impulsados por la luz como la fotosíntesis, especialmente sobre la inicialmomentos en los que esta compleja maquinaria se pone en marcha y que apenas se entiende hasta la fecha "
computadoras ultrarrápidas
La tecnología desarrollada por Bernhardt y sus colegas también es interesante para el desarrollo de nuevos chips de computadora más rápidos en los que la ionización del silicio desempeña un papel importante. Si los estados de ionización del silicio no solo se pueden muestrear en tan poco tiempo, pero también se puede configurar, como sugieren los primeros experimentos con criptón, los científicos podrían algún día ser capaces de usar esto para desarrollar tecnologías informáticas novedosas e incluso más rápidas.
El trabajo es el resultado de una colaboración entre los grupos de trabajo liderados por el Prof. Reinhard Kienberger, quien dirige la Cátedra de Física de láser y rayos X en TU Munich y Stephan Fritzsche, profesor en el Instituto de Física Teórica de la Universidad Friedrich Schillerde Jena.
La investigación fue financiada por el Consejo Europeo de Investigación ERC, el Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania BMBF, la Sociedad Max Planck, el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, la Fundación Alemana de Investigación en el contexto de laCluster of Excellence Munich Center for Advanced Photonics, MAP, la Fundación Alexander von Humboldt, la Fundación Carl Zeiss, el Centro Internacional de Física Donostia de la Universidad Donostia-San Sebastián España y el grupo de trabajo Small Quantum Systems del European XFEL en Hamburgo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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