Un equipo encabezado por el profesor Frank Stienkemeier del Instituto de Física de Friburgo y el Dr. Marcel Mudrich, profesor de la Universidad de Aarhus en Dinamarca, ha observado la reacción ultrarrápida de nanogotas de helio después de la excitación con radiación ultravioleta extrema (XUV) utilizando un láser de electrones libres en tiempo real. Los investigadores han publicado sus hallazgos en el último número de Comunicaciones de la naturaleza .

Los láseres que generan pulsos de rayos X y XUV ultracortos y de alta intensidad brindan a los investigadores nuevas opciones para investigar las propiedades fundamentales de la materia con gran detalle. En muchos de estos experimentos, las muestras de material en el rango nanométrico son de particular interés. Algunos científicos utilizan gotas de helio no mayores que unos pocos nanómetros como medio para transportar y estudiar moléculas incrustadas y nanoestructuras moleculares. Las gotas de helio son ideales para este propósito porque poseen propiedades extraordinarias. A una temperatura extremadamente baja de solo 0,37 grados por encima del cero absoluto, se mueven sin fricción y, por lo tanto, se consideran superfluidos. Es más, Las gotas de helio suelen ser inertes a los procesos químicos de las moléculas incrustadas y son completamente transparentes a la luz infrarroja y visible.

El equipo dirigido por Stienkemeier y Mudrich quería descubrir cómo una de estas gotas superfluidas reacciona cuando es golpeada directamente por un intenso pulso láser XUV. Los investigadores utilizaron el primer y único láser de electrones libres FERMI del mundo en Trieste, Italia, que emite pulsos XUV de alta intensidad a una longitud de onda establecida por el equipo. Apoyado por cálculos de modelos, los investigadores identificaron tres pasos de reacción elementales:una localización muy rápida de electrones, la población de estados metaestables, y la formación de una burbuja que finalmente estalla en la superficie de las gotitas y expulsa un solo átomo de helio excitado.

"Por primera vez, hemos logrado seguir directamente estos procesos en helio superfluido, que tienen lugar en muy poco tiempo, ", dice Mudrich." Los resultados ayudan a comprender cómo las nanopartículas interactúan con la radiación energética y luego se descomponen, "Agrega Stienkemeier." Esta es información esencial para el trabajo que tiene como objetivo obtener imágenes directamente de nanopartículas individuales, " el explica, "ya que se está llevando a cabo en nuevas fuentes de radiación intensa, como el láser de rayos X europeo XFEL en Hamburgo".