Cientistas criaram uma câmera para observar elétrons em seu habitat natural.

Cientistas do Instituto de Ciências Fotônicas (ICFO, Espanha) estabeleceram um novo recorde mundial ao criar o pulso de raios X suaves mais curto e brilhante já registrado, com duração de apenas 19,2 attossegundos (1 attossegundo equivale a 10⁻¹⁸ s). Esse pulso é mais curto que a “unidade de tempo atômica” convencional — o tempo que um elétron leva para orbitar o núcleo de um átomo de hidrogênio. Esses pulsos ultrarrápidos nos permitirão observar a dinâmica do comportamento dos elétrons, uma tarefa antes impossível.

Fonte da imagem: ICFO

Um elétron completa uma rotação completa em torno do núcleo de um átomo de hidrogênio em 24 attossegundos. A resolução de pulsos permite “capturá-lo” dinamicamente antes que a rotação completa seja concluída, possibilitando também o rastreamento da migração de elétrons em átomos e moléculas durante uma ampla gama de reações químicas e processos físicos. Na prática, não veremos nenhum elétron. Todos os dados sobre eles são valores médios e indicadores estatísticos. Mesmo assim, essas informações nos permitem avaliar o comportamento dos elétrons em diversos materiais e condições, e ver uma vez é sempre melhor do que simular cem vezes.

O pulso desejado foi obtido utilizando geração de harmônicos de alta ordem. Os principais avanços incluem o desenvolvimento de tecnologias a laser, metrologia de attossegundos e um novo método de reconstrução de pulsos. Isso ajudou a superar limitações anteriores e levou à conquista do recorde. O pulso ultracurto funciona como a “câmera mais rápida do mundo”, permitindo que processos sejam congelados e estudados — desde o rearranjo de elétrons em torno de átomos até a interação de elétrons com a rede cristalina.

Essa descoberta abre caminho para avanços significativos na física, química, biologia e tecnologias quânticas, incluindo células solares, catalisadores e materiais aprimorados. Em 2023, o Prêmio Nobel de Física foi concedido por descobertas na área de pulsos de attossegundos. Ao longo dos anos, os cientistas têm avançado nesse campo e agora estão prontos para observar não apenas átomos, mas também elétrons em seu ambiente natural.