La comunidad científica conoce la existencia de electrones desde hace más de cien años, pero hay facetas importantes de su interacción con la materia que permanecen envueltas en un misterio. Un área particular de interés son los electrones de baja energía o los electrones que tienen niveles de energía cinética de aproximadamente 10 electronvoltios (eV) o menos. Estos electrones afectan el funcionamiento de los aislantes en los sistemas electrónicos y son responsables del daño por radiación en los tejidos humanos y otros tejidos biológicos.

El método clásico para estudiar cómo interactúan los electrones con la materia consiste en analizar su dispersión a través de capas delgadas de una sustancia conocida. Esto sucede al dirigir una corriente de electrones a la capa y analizar las desviaciones posteriores en las trayectorias de los electrones.

"Los electrones de alta energía interactúan principalmente con los átomos individuales de una sustancia y su dispersión puede predecirse mediante modelos generalizados existentes, "dijo Ruth Signorell, profesor de química física en ETH Zürich, el Instituto Federal Suizo de Tecnología. "A diferencia de, los electrones de baja energía interactúan con toda la red molecular, que incluye los enlaces químicos y el movimiento vibratorio de los átomos dentro de la sustancia, y su dispersión es actualmente demasiado compleja para predecir con un modelo. Teniendo esto en cuenta, hemos estado desarrollando un enfoque alternativo para medir el movimiento de electrones de baja energía ".

Signorell y sus colegas explican su trabajo esta semana en La Revista de Física Química .

"Una de nuestras ideas clave ha sido el desarrollo de una técnica que llamamos 'método de recubrimiento de aerosol'. Implica generar gotas de aerosol que consisten en un núcleo sólido y una cubierta hecha de materiales orgánicos que imitan algunos de los polímeros que se encuentran en electrónica. Trabajar con estas gotas en el vacío, podemos usar luz láser para inducir al núcleo a liberar electrones que viajan a través de la capa. Cuando llegan a la superficie y escapan, podemos medir diferentes métricas como su intensidad, "Dijo Signorell.

"El método de recubrimiento de aerosol ofrece dos ventajas principales, "Signorell dijo." Primero, facilita separar los problemas del transporte de electrones a través de la capa de su formación en el núcleo. Segundo, gotitas con un tamaño comparable a la longitud de onda del láser actúan como resonadores para la luz del láser. Esto se puede aprovechar para generar una gran cantidad de información adicional sobre la interacción de los electrones con la materia ".

"El mayor desafío de este método es determinar con precisión el tamaño del núcleo y la cubierta de las partículas de aerosol. Si bien todavía es difícil medir estas cantidades, la precisión de las mediciones afecta la precisión de la información de dispersión que se genera, "Dijo Signorell.

Avanzando, Signorell y sus colegas están interesados ​​en ampliar el alcance de su trabajo con el método de recubrimiento de aerosol.

"Queremos aplicar el método de la capa de aerosol a diferentes materiales de diversos espesores. Estamos particularmente interesados ​​en las capas muy delgadas y cómo sus cambios estructurales afectan el escape de electrones de la superficie de la gota. Esto es potencialmente muy relevante para los investigadores que investigan cuestiones científicas relacionadas a las superficies e interfaces de diferentes sustancias, ", Dijo Signorell." Con todo este trabajo, esperamos analizar completamente la amplia gama de datos experimentales que se pueden generar para que podamos aprender más sobre el movimiento de los electrones de baja energía ".