Investigadores de SAGA Light Source, la Universidad de Toyama, La Universidad de Hiroshima y el Instituto de Ciencia Molecular han demostrado un método para controlar la forma y orientación de una nube de electrones en un átomo ajustando el espaciado de attosegundos en un pulso doble de radiación de sincrotrón.

Trabajando como un equipo de investigación colaborativo, Tatsuo Kaneyasu (Fuente de luz SAGA / Instituto de Ciencia Molecular), Yasumasa Hikosaka (Universidad de Toyama), Masahiro Katoh (Universidad de Hiroshima / Instituto de Ciencia Molecular) y sus colaboradores han inventado una forma de manipular la forma de una nube de electrones en un átomo utilizando la técnica de control coherente con radiación de sincrotrón. La obra, que ha sido publicado en Cartas de revisión física , allana el camino hacia el control ultrarrápido de sistemas electrónicos que utilizan radiación de sincrotrón.

Controlar y sondear el movimiento electrónico en átomos y moléculas en su escala de tiempo natural de attosegundos es una de las fronteras de la física atómica y la física de attosegundos. Gracias a los avances en la tecnología láser, Se han realizado varios experimentos de attosegundos con pulsos de láser ultracortos. A diferencia de, este equipo de investigación ha presentado una nueva ruta para el control coherente en attosegundos de sistemas electrónicos utilizando radiación de sincrotrón. El uso potencial de la radiación onduladora como paquetes de ondas coherentes longitudinalmente se demostró al lograr el control de la población en la fotoexcitación de átomos de helio [Y. Hikosaka y col., Nature Commun. 10, 4988 (2019)]. El siguiente desafío fue la aplicación de las propiedades de polarización de la radiación de sincrotrón al control coherente.

El último artículo del equipo, publicado recientemente en Cartas de revisión física , informa de una observación exitosa del control de la nube de electrones en un átomo de helio. Se generaron pares de paquetes de ondas de radiación polarizados circularmente hacia la izquierda y hacia la derecha utilizando dos onduladores helicoidales. La duración de cada par de paquetes de ondas fue de unos pocos femtosegundos, y se utilizó radiación ultravioleta extrema para irradiar átomos de helio. Con esta técnica lograron controlar la forma y orientación de la nube de electrones, formado como un estado de superposición coherente, sintonizando el retardo de tiempo entre los dos paquetes de ondas en el nivel de attosegundos.

A diferencia de la tecnología láser estándar, No existe ninguna restricción técnica sobre la extensión de este método a longitudes de onda cada vez más cortas. Esta nueva capacidad de la radiación de sincrotrón no solo ayuda a los científicos a estudiar los fenómenos ultrarrápidos en los procesos atómicos y moleculares, pero también puede abrir nuevas aplicaciones en el desarrollo de materiales funcionales y dispositivos electrónicos en el futuro.