El objetivo de la "Femtoquímica" es filmar y controlar las reacciones químicas con destellos de luz cortos. Usando pulsos láser consecutivos, los enlaces atómicos pueden excitarse y romperse con precisión como se desee. Hasta ahora, esto se ha demostrado para moléculas seleccionadas. Investigadores dela Universidad de Gotinga y el Instituto Max Planck de Química Biofísica ahora han logrado transferir este principio a un sólido, controlando su estructura cristalina en la superficie. Los resultados han sido publicados en la revista Naturaleza .
El equipo, dirigido por Jan Gerrit Horstmann y el profesor Claus Ropers, evaporó una capa extremadamente delgada de indio sobre un cristal de silicio y luego enfrió el cristal a -220 grados Celsius. Mientras que los átomos de indio forman cadenas metálicas conductoras en la superficie ena temperatura ambiente, se reorganizan espontáneamente en hexágonos eléctricamente aislantes a temperaturas tan bajas. Este proceso se conoce como la transición entre dos fases, la metálica y la aislante, y se puede cambiar por pulsos láser. En sus experimentos, los investigadoresiluminó la superficie fría con dos pulsos láser cortos e inmediatamente después observó la disposición de los átomos de indio usando un haz de electrones. Descubrieron que el ritmo de los pulsos láser tiene una influencia considerable en la eficiencia con que la superficie puede cambiarse al estado metálico.
Este efecto puede explicarse por las oscilaciones de los átomos en la superficie, como explica el primer autor Jan Gerrit Horstmann: "Para pasar de un estado a otro, los átomos tienen que moverse en diferentes direcciones y al hacerlo superar ununa especie de colina, similar a una montaña rusa. Sin embargo, un solo pulso láser no es suficiente para esto, y los átomos simplemente se balancean hacia adelante y hacia atrás. Pero como un movimiento de balanceo, un segundo pulso en el momento adecuado puede proporcionar la energía suficiente.al sistema para hacer posible la transición ". En sus experimentos, los físicos observaron varias oscilaciones de los átomos, que influyen en la conversión de maneras muy diferentes.
Sus hallazgos no solo contribuyen a la comprensión fundamental de los cambios estructurales rápidos, sino que también abren nuevas perspectivas para la física de la superficie. "Nuestros resultados muestran nuevas estrategias para controlar la conversión de la energía de la luz a escala atómica", dice Ropers de la Facultadde Física en la Universidad de Gotinga, quien también es Director del Instituto Max Planck de Química Biofísica. "El control dirigido de los movimientos de los átomos en los sólidos usando secuencias de pulsos láser también podría permitir crear estructuras previamente imposibles de obtener con estructuras completamente nuevaspropiedades físicas y químicas."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Gotinga . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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