Los físicos de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) han generado con éxito pulsos de electrones controlados en el rango de attosegundos. Utilizaron ondas viajeras ópticas formadas por pulsos de láser de diferentes longitudes de onda. Los movimientos de los electrones en los átomos se revelaron mediante pulsos de electrones libres de attosegundos. Los hallazgos de los investigadores de Erlangen se han publicado en la aclamada revista Cartas de revisión física .

Los científicos han estado investigando formas de generar paquetes de electrones en escalas de tiempo extremadamente cortas durante varios años. Estos pulsos permiten realizar un seguimiento de los movimientos ultrarrápidos, por ejemplo, vibraciones en redes atómicas, transiciones de fase en materiales o enlaces moleculares en reacciones químicas. "Cuanto más corto sea el pulso, cuanto más rápidos sean los movimientos que se pueden mapear, "explica el Prof. Dr. Peter Hommelhoff, Catedrático de Física Láser en FAU. "Sin embargo, esto también implica el desafío especial de cómo controlar los paquetes de electrones ". El año pasado, Hommelhoff y su equipo generaron con éxito pulsos de electrones periódicos con una duración de 1,3 femtosegundos; un femtosegundo es una cuadrillonésima parte de un segundo. Para hacerlo dirigieron un haz continuo de electrones sobre una red de silicio y lo superpusieron con el campo óptico de pulsos láser.

Los investigadores de FAU ahora han mejorado y han generado pulsos de electrones de 0,3 femtosegundos o 300 attosegundos. También se utilizaron láseres para este método. Primeramente, Los paquetes de electrones se emiten desde una fuente de electrones utilizando pulsos de láser ultravioleta. Estos paquetes luego interactúan con ondas viajeras ópticas que se forman en el vacío por dos pulsos de láser infrarrojo de diferentes longitudes de onda. "La interacción ponderomotriz provoca un cambio en la densidad de electrones, "explica Norbert Schönenberger, investigador de la Cátedra del Prof. Hommelhoff y coautor del estudio. "Descomponemos el paquete de electrones hasta cierto punto en paquetes aún más pequeños para generar pulsos de electrones en el rango de attosegundos. El retardo de tiempo en la llegada de los rayos láser nos permite generar ondas viajeras específicas y así controlar con precisión los trenes de pulsos. "

Este método desarrollado por los físicos de FAU podría revolucionar los experimentos de difracción de electrones y microscopía. En el futuro, pulsos de attosegundos no solo se podrán utilizar para rastrear los movimientos de los átomos, sino también para mostrar la dinámica de los electrones dentro de los átomos, moléculas y cuerpos sólidos. Los resultados han sido publicados bajo el título "Generación y detección ponderomotriz de trenes de pulsos de electrones libres de attosegundos" en la reconocida revista Cartas de revisión física .