El pulso de electrones más corto jamás creado dura solo 53 attosegundos


Se ha generado un pulso corto récord de electrones de solo 53 mil millonésimas de una mil millonésima de segundo: es tan rápido que podría permitir que los microscopios capturen imágenes de electrones saltando entre átomos.

Física


25 enero 2023

Se ha registrado el pulso de electrones más corto hasta la fecha, con una duración de solo 53 mil millonésimas de mil millonésima de segundo.

Eleftherios Goulielmakis/Universidad de Rostock

Los investigadores han batido el récord del pulso de electrones más corto creado, produciendo una señal de solo 53 attosegundos de duración, o 53 mil millonésimas de una mil millonésima de segundo. El logro podría conducir a microscopios electrónicos aún más precisos que pueden capturar imágenes fijas y nítidas a nivel atómico en lugar de ser solo un borrón. También podría acelerar la transmisión de datos en chips de computadora.

Los pulsos de electrones se utilizan para representar datos dentro de las computadoras o para capturar imágenes en microscopios electrónicos. Cuanto más cortos sean los pulsos, mayor será la velocidad a la que se puede transmitir la información.

Eleftherios Goulielmakis de la Universidad de Rostock en Alemania y sus colegas han estado trabajando para reducir la duración de tales pulsos tanto como sea posible.

Los pulsos de electrones creados por campos eléctricos dentro de los circuitos ordinarios están limitados por la frecuencia con la que los electrones pueden oscilar dentro de la materia. Goulielmakis dice que un pulso debe durar al menos medio ciclo de estas oscilaciones porque es ese ciclo el que crea una “fuerza de empuje” para los electrones.

La luz oscila a una frecuencia mucho más alta, por lo que su equipo ha estado usando un breve estallido de luz para desencadenar un pulso de electrones.

En 2016, el equipo de Goulielmakis creó un destello de luz visible que duró solo 380 attosegundos. Usando la misma técnica, el equipo ahora ha enfocado láseres para sacar electrones de la punta de una aguja de tungsteno y llevarlos al vacío.

El pulso de electrones de 53 attosegundos que detectaron fue incluso más corto que el pulso de luz que lo inició. Goulielmakis dice que duró una quinta parte del tiempo que tardaría un electrón en un átomo de hidrógeno en orbitar alrededor de su núcleo, en el modelo de Bohr de un átomo de hidrógeno.

Un pulso de electrones tan corto podría permitir que los microscopios electrónicos se enfoquen en un segmento más corto en el tiempo, similar a reducir la velocidad de obturación de una cámara, para revelar el movimiento de las partículas con mayor claridad.

“A veces [in electron microscope images] ves que los átomos no están muy confinados, están un poco borrosos. No es necesariamente que no tengan buena resolución, es porque el electrón no está quieto en un punto específico, ¿verdad? Es solo hacer una nube alrededor de los átomos. El pulso de electrones de attosegundos ayudará a que la resolución sea lo suficientemente rápida como para capturar electrones en movimiento”.

“Si creamos microscopios electrónicos utilizando nuestros pulsos de electrones de attosegundos, entonces tenemos suficiente resolución no solo para ver los átomos en movimiento, lo que ya sería algo emocionante, sino incluso cómo los electrones saltan entre esos átomos”, dice Goulielmakis.

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