Los investigadores de la Universidad de Florida Central están haciendo que el campo de vanguardia de la ciencia del attosegundo sea más accesible para los investigadores de todas las disciplinas.

Su método para ayudar a abrir el campo se detalla en un nuevo estudio publicado hoy en la revista. Avances de la ciencia .

Un attosegundo es una mil millonésima de mil millonésima de segundo, y la capacidad de realizar mediciones con precisión de attosegundos permite a los investigadores estudiar el movimiento rápido de los electrones dentro de los átomos y moléculas en su escala de tiempo natural.

Medir este movimiento rápido puede ayudar a los investigadores a comprender los aspectos fundamentales de cómo la luz interactúa con la materia, que puede informar los esfuerzos para recolectar energía solar para la generación de energía, detectar armas químicas y biológicas, realizar diagnósticos médicos y más.

"Uno de los principales desafíos de la ciencia de attosegundos es que se basa en instalaciones láser de clase mundial, "dice Michael Chini, profesor asistente en el Departamento de Física de la UCF e investigador principal del estudio. "Tenemos la suerte de tener uno aquí en UCF, y probablemente haya otra docena en todo el mundo. Pero desafortunadamente, ninguno de ellos funciona realmente como 'instalaciones de usuario, 'donde los científicos de otros campos pueden entrar y utilizarlos para la investigación ".

Esta falta de acceso crea una barrera para los químicos, biólogos, científicos de materiales y otros que podrían beneficiarse de la aplicación de técnicas científicas de attosegundos a sus campos, Dice Chini.

"Nuestro trabajo es un gran paso en la dirección de hacer que los pulsos de attosegundos sean más accesibles, "Dice Chini.

"Demostramos que los láseres de grado industrial, que se pueden comprar comercialmente a decenas de proveedores con un precio de alrededor de $ 100, 000, ahora se puede utilizar para generar pulsos de attosegundos ".

Chini dice que la configuración es simple y puede funcionar con una amplia variedad de láseres con diferentes parámetros.

La ciencia de attosegundos funciona como un sonar o un mapeo láser 3D, pero a una escala mucho menor. Cuando un pulso de luz de attosegundos atraviesa un material, la interacción con los electrones del material distorsiona el pulso. La medición de estas distorsiones permite a los investigadores construir imágenes de los electrones y filmar su movimiento.

Típicamente, los científicos han utilizado sistemas láser complejos, que requieren grandes instalaciones de laboratorio y entornos de sala limpia, como los láseres impulsores para la ciencia de attosegundos.

La producción de pulsos de luz extremadamente cortos necesarios para la investigación de attosegundos, que consiste esencialmente en un solo ciclo de oscilación de una onda electromagnética, ha requerido además la propagación del láser a través de tubos llenos de gases nobles. como xenón o argón, para comprimir aún más los pulsos en el tiempo.

Pero el equipo de Chini ha desarrollado una forma de obtener pulsos de tan pocos ciclos de láseres de grado industrial más comúnmente disponibles. que anteriormente sólo podía producir pulsos mucho más largos.

Comprimen pulsos de aproximadamente 100 ciclos de los láseres de grado industrial mediante el uso de gases moleculares, como el óxido nitroso, en los tubos en lugar de gases nobles y variando la longitud de los pulsos que envían a través del gas.

En su papel demuestran compresión a solo 1,6 ciclos, y los pulsos de ciclo único están al alcance de la técnica, dicen los investigadores.

La elección del gas y la duración de los pulsos son clave, dice John Beetar, estudiante de doctorado en el Departamento de Física de la UCF y autor principal del estudio.

"Si el tubo está lleno de un gas molecular, y en particular un gas de moléculas lineales, puede haber un efecto mejorado debido a la tendencia de las moléculas a alinearse con el campo láser, "Dice Beetar.

"Sin embargo, esta mejora causada por la alineación solo está presente si los pulsos son lo suficientemente largos como para inducir la alineación rotacional y experimentar el efecto causado por ella, ", dice." La elección del gas es importante ya que el tiempo de alineación rotacional depende de la inercia de la molécula, y para maximizar la mejora, queremos que esto coincida con la duración de nuestros pulsos de láser ".

"La reducción de la complejidad asociada con el uso de un comercial, El láser de grado industrial podría hacer que la ciencia de attosegundos sea más accesible y podría permitir aplicaciones interdisciplinarias por parte de científicos con poca o ninguna experiencia en láser. "Dice Beetar.