Cientistas criaram um microscópio para estudar elétrons em habitats naturais

A pesquisa, que ganhou o Prêmio Nobel de Física em 2023, serviu de base para o desenvolvimento de um “atomicroscópio” capaz de “atrasar” a passagem do tempo até um attosegundo. Isto traz os cientistas para a escala de tempo da vida dos eletrões – permitindo-lhes ver literalmente o seu movimento, algo com que só se poderia sonhar antes. O dispositivo, criado na Universidade do Arizona, foi o primeiro a fornecer tais detalhes no mundo subatômico.

Representação de um elétron em movimento. Fonte da imagem: Avanços da Ciência

Existem 1018 attosegundos em cada segundo. Isso é muito mais do que segundos se passaram desde o Big Bang. Chegar a essa escala de tempo significa aproximar-se de medições precisas para as necessidades da ciência quântica e da pesquisa básica. Anteriormente, o recorde de tempo de “congelamento” era uma escala de 43 attosegundos. Cientistas dos EUA criaram um microscópio que o reduziu para 1 attossegundo.

Diagrama de blocos de um “atomicroscópio”

Os cientistas descreveram o princípio de funcionamento do dispositivo em um artigo na revista Science Advances. Um pulso de laser ultravioleta é fornecido à instalação. O laser emite um pulso de elétrons ultrarrápido do fotocátodo. Dois outros pulsos de laser são fornecidos através do segundo canal, um dos quais é polarizado e o segundo serve como uma bomba para “reviver” os elétrons na amostra. O pulso polarizado controla um pulso eletrônico rápido e fornece um ponto de referência para medições, que são registradas na saída do microscópio na forma de um padrão de difração da dinâmica eletrônica da substância.

Usando esta técnica, a equipe foi capaz de gerar pulsos de elétrons com duração de apenas um attossegundo, permitindo-lhes observar movimentos ultrarrápidos de elétrons que normalmente seriam impossíveis de ver. Os pesquisadores dizem que essa descoberta pode ter aplicações na física quântica, na química e na biologia.