Un equipo de investigadores de Friburgo dirigido por el Prof. Dr. Frank Stienkemeier y el Dr. Lukas Bruder ha logrado desarrollar un nuevo método de medición para investigar procesos ultrarrápidos en la materia. Estos son procesos a nivel atómico y molecular que ocurren en una milmillonésima de segundo (10-12 segundos). El nuevo método que combina diferentes técnicas de espectroscopia, habilita, entre otras cosas, nuevos conocimientos sobre la estructura energética de la materia y la distribución de probabilidad de los electrones. Los procesos moleculares fundamentales ahora se pueden entender con mayor precisión, según los investigadores. Los resultados de la investigación se han publicado en la revista científica Optica y se espera que fomente una variedad de desarrollos adicionales en campos científicos relacionados.

Investigando las propiedades fundamentales de la materia

El equipo de Friburgo ha estado trabajando durante varios años en la extensión ultrarrápida, coherente, espectroscopia multidimensional en nuevas direcciones. En pocas palabras, La espectroscopia implica estudiar la absorción de luz para investigar propiedades importantes de la materia. Estos incluyen los procesos ultrarrápidos mencionados, así como fenómenos de coherencia cuántica e interacciones entre átomos y otras partículas nanoscópicas. "Estas son las propiedades fundamentales de la materia que impulsan los procesos en la naturaleza a nivel nanoscópico, y queremos comprender mejor estas propiedades a través de nuestros experimentos, "Informes Stienkemeier.

Un problema general en coherencia, La espectroscopia multidimensional es la complejidad de los datos de medición, lo que a menudo dificulta o incluso imposibilita una interpretación clara de los resultados experimentales. La situación mejora significativamente cuando el experimento se combina con el uso de, por ejemplo, un espectrómetro de masas. "Este enfoque nos brinda información adicional y muy útil sobre la composición química de la sustancia bajo investigación, una gran ventaja en el estudio de reacciones químicas ultrarrápidas, "Explica Bruder.

Un sinfín de posibilidades

Comparablemente, los investigadores de Friburgo ahora han logrado combinar coherente, espectroscopia multidimensional con espectroscopia de fotoelectrones. En este procedimiento, la sustancia se ioniza y se mide la energía de los electrones liberados. Este procedimiento proporciona información sobre la estructura energética y la distribución de probabilidad espacial de los electrones (orbitales) en la materia. Cuando la espectroscopia de fotoelectrones se combina con fuentes de luz de rayos X, incluso son posibles mediciones precisas con selección atómica, lo que significa que la distribución de energía en una sustancia se puede estudiar con una resolución extremadamente alta hasta el nivel atómico.

"Nuestro enfoque abre una variedad de nuevos y emocionantes desarrollos, "Explica Stienkemeier." Esto va desde extender nuestro método para mediciones de electrones resueltas en energía y ángulos simultáneos, a experimentos con rayos X para obtener información específica del átomo ". Como otro beneficio del enfoque de Friburgo, la sensibilidad de lo coherente, Los experimentos de espectroscopía multidimensional se han mejorado en órdenes de magnitud. Es decir, ahora se pueden detectar señales que antes eran un factor 200 más pequeñas que el ruido en la medición. "La mayor sensibilidad nos permite estudiar muestras muy limpias en un entorno de vacío ultra alto desde el que podemos comprender los procesos moleculares fundamentales con mayor precisión, "Agrega Bruder.