Los físicos de la Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) han entrado en un nuevo territorio con respecto a la pulsación de haces de electrones. Su método pronto podría usarse para desarrollar microscopios electrónicos adecuados para escalas de tiempo ultracortas, como las necesarias para observar el movimiento de los átomos.

Los microscopios electrónicos han abierto un mundo completamente nuevo para los investigadores:los dispositivos de escaneo y transmisión de última generación ahora pueden incluso obtener imágenes de átomos individuales. A pesar de lograr esta resolución enormemente alta, operar con un haz de electrones constante tiene sus desventajas. Reacciones ultrarrápidas, como la rotura de enlaces químicos o las vibraciones de los átomos, no se pueden crear imágenes con este método. Debido a este problema, En los últimos años se han desarrollado microscopios que utilizan haces de electrones pulsados. "Esto se puede comparar con un estroboscopio que captura el movimiento del objeto de prueba utilizando una secuencia rápida de destellos, "explica el profesor Peter Hommelhoff, Catedrático de Física Láser en FAU. "Este principio se ha aplicado ahora a los pulsos de electrones".

Electrones controlados por láser

El desafío particular aquí es generar pulsos lo más cortos posible, ya que los 'paquetes' de electrones con longitudes más cortas reducen la escala de tiempo en la que se pueden obtener imágenes de los movimientos atómicos. Usando un láser para manipular una corriente de electrones, han logrado producir paquetes de electrones con una longitud de 1,3 femtosegundos; un femtosegundo equivale a una millonésima de una mil millonésima de segundo. Lograr esto, los físicos tenían que dirigir un haz de electrones sobre la superficie de una red de silicio, donde superpusieron el campo óptico de los pulsos de láser en dos secciones. Dr. Martin Kozák, miembro del equipo de Hommelhoff y autor principal del estudio, explica:"Usamos el láser para controlar la frecuencia del campo periódico y sincronizarlo con la velocidad de los electrones. Esto permite que los electrones ganen o pierdan energía, y podemos generar paquetes ultracortos a partir de un haz continuo ".

Son posibles los pulsos en el rango de attosegundos

Además de esta aceleración y desaceleración controladas, Los físicos de la FAU han logrado desviar lateralmente los electrones de una red de silicio en ángulo utilizando pulsos de láser. Los electrones se desvían en una dirección u otra, dependiendo exactamente de cuándo interactúan con el campo láser. Este método de detección también se utiliza en cámaras de racha, que ya han alcanzado resoluciones en el rango de femtosegundos. El método desarrollado en Erlangen logrará realmente resoluciones temporales en el rango de attosegundos o una mil millonésima parte de una mil millonésima de segundo. Una aplicación en la que se utilizan cámaras de rayas es para observar la propagación de la luz.