Il microscopio ultrarapido che blocca gli elettroni in movimento!

RomeScienziati dell'Università dell'Arizona hanno sviluppato il microscopio elettronico più veloce al mondo. Questo innovativo strumento è capace di catturare immagini degli elettroni mentre sono in movimento. Data la rapidità con cui gli elettroni si spostano, poterli osservare in tempo reale rappresenta un progresso significativo. Si prevede che questa tecnologia rivoluzionerà vari campi di studio, come la fisica, la chimica e la scienza dei materiali.

Caratteristiche principali di questo nuovo microscopio:

• Generazione di impulsi elettronici di attosecondi singoli
• Maggiore risoluzione temporale
• Sincronizzazione degli impulsi di pompaggio e di gating ottico

I microscopi elettronici tradizionali sono potenti ma non riuscivano a catturare il rapido movimento degli elettroni. Negli anni 2000, sono stati introdotti i microscopi elettronici ultraveloci per risolvere questo problema utilizzando brevi raffiche di elettroni. Tuttavia, questi strumenti potevano solo generare una serie di impulsi e spesso perdevano cambiamenti importanti che avvenivano tra una raffica e l'altra.

Il nuovo microscopio sviluppato dai ricercatori dell'Università di A permette di generare un impulso di elettroni velocissimo, con una durata di soli attosecondi, equivalente a un quintilionesimo di secondo. Questo impulso ultrarapido può immobilizzare un elettrone abbastanza a lungo per ottenere un'immagine chiara.

Gli scienziati hanno suddiviso un potente laser in tre componenti: un impulso di elettroni rapido e due impulsi di luce molto brevi. Il primo impulso di luce, chiamato impulso di pompaggio, fornisce energia al campione, provocando cambiamenti negli elettroni. Il secondo impulso di luce, noto come impulso di gating ottico, crea un momento fugace per generare un singolo impulso di elettroni estremamente veloce. Coordinando questi impulsi, i ricercatori garantiscono che l'impulso di elettroni esamini il campione esattamente al momento giusto.

Basandosi sul lavoro di Pierre Agostini, Ferenc Krausz e Anne L'Huillier, che hanno sviluppato il primo impulso di radiazione ultravioletta estremamente corto misurabile in attosecondi, il team dell'Università dell'Arizona ha ora migliorato la precisione temporale della microscopia elettronica a un livello ineguagliabile.

Questo avanzamento tecnologico ha effetti di vasta portata. Per i fisici, offre nuovi metodi per studiare i comportamenti quantistici e il movimento degli elettroni in diversi materiali. I chimici possono ora osservare le reazioni chimiche al livello più elementare, il che potrebbe portare a nuove scoperte su come funzionano le reazioni e sulla progettazione di catalizzatori più efficaci. Nell'ingegneria biomedica, la possibilità di visualizzare i movimenti degli elettroni potrebbe dare origine a nuove idee nei campi della scienza dei materiali e dell'ingegneria biomolecolare. Gli scienziati dei materiali acquisiranno una comprensione più approfondita delle proprietà e dei comportamenti dei materiali avanzati, contribuendo a creare sostanze più robuste ed efficienti.

Questa tecnologia permette agli scienziati di osservare dettagli a livello atomico che erano invisibili in passato. Facilita la ricerca di base e apre nuove possibilità pratiche in vari settori scientifici e industriali.