Capturando lo invisible: el revolucionario microscopio que congela electrones en movimiento

MadridCientíficos de la Universidad de Arizona han desarrollado el microscopio de electrones más rápido del mundo. Este novedoso dispositivo puede capturar imágenes de los electrones en movimiento. Dado que los electrones se mueven a gran velocidad, la capacidad para observarlos en tiempo real supone un avance significativo. Se espera que esta tecnología revolucione diversos campos de estudio, como la física, la química y la ciencia de materiales.

Características clave de este nuevo microscopio:

• Generación de pulsos de electrones de un solo attosegundo
• Mejora en la resolución temporal
• Sincronización de pulsos de bombeo y de compuerta óptica

Los microscopios electrónicos tradicionales son potentes, pero no podían captar el rápido movimiento de los electrones. En la década de 2000, se introdujeron los microscopios electrónicos ultrarrápidos para mejorar esto mediante el uso de ráfagas rápidas de electrones. Sin embargo, estos microscopios solo podían generar una serie de pulsos y a menudo perdían cambios importantes que ocurrían entre estas ráfagas.

El nuevo microscopio desarrollado por investigadores de la Universidad de Alberta genera un pulso de electrones extremadamente rápido, con una duración de solo un attosegundo, equivalente a un quintillonésimo de segundo. Este brevísimo pulso permite mantener quieto un electrón para obtener una imagen nítida.

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Científicos dividieron un potente láser en tres partes: un pulso de electrones rápido y dos pulsos de luz muy cortos. El primer pulso de luz, denominado pulso de bombeo, agrega energía a la muestra, provocando cambios en los electrones. El segundo pulso de luz, conocido como pulso de puerta óptica, ayuda a generar un solo pulso de electrones muy rápido. Coordinando estos pulsos, los investigadores aseguran que el pulso de electrones examine la muestra en el momento exacto.

Basándose en los avances realizados por Pierre Agostini, Ferenc Krausz y Anne L'Huillier, quienes desarrollaron el primer pulso de radiación ultravioleta extremadamente corto medible en attosegundos, el equipo de la Universidad de Arizona ha mejorado la precisión temporal de la microscopía electrónica a un nivel sin precedentes.

Este avance tecnológico tiene efectos de gran alcance. Para los físicos, brinda nuevas formas de estudiar comportamientos cuánticos y cómo se mueven los electrones en diferentes materiales. Los químicos ahora pueden observar las reacciones químicas en su nivel más básico, lo que podría conducir a nuevos descubrimientos sobre el funcionamiento de las reacciones y el diseño de mejores catalizadores. En la bioingeniería, la capacidad de ver los movimientos de los electrones podría generar nuevas ideas en la ingeniería de materiales y biomoléculas. Los científicos de materiales obtendrán una mejor comprensión de las propiedades y comportamientos de los materiales avanzados, lo que ayudará a crear sustancias más fuertes y eficientes.

Esta tecnología permite a los científicos observar detalles a nivel atómico que antes no podían ver. Facilita la investigación básica y además abre nuevas aplicaciones prácticas en diversos campos científicos e industriales.