{"id":116,"date":"2020-09-15T13:48:53","date_gmt":"2020-09-15T12:48:53","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/talento-cm-uam\/?p=116"},"modified":"2020-09-15T13:48:53","modified_gmt":"2020-09-15T12:48:53","slug":"observacion-de-excitaciones-electronicas-en-moleculas-inducidas-por-pulsos-de-rayos-x-de-attosegundos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/talento-cm-uam\/2020\/09\/15\/116\/","title":{"rendered":"Observaci\u00f3n de excitaciones electr\u00f3nicas en mol\u00e9culas inducidas por pulsos de rayos X de attosegundos"},"content":{"rendered":"

Los investigadores demuestran una nueva posibilidad de crear y seguir el movimiento electr\u00f3nico, que es crucial para comprender el papel de los electrones en los procesos qu\u00edmicos y c\u00f3mo la coherencia cu\u00e1ntica evoluciona en las escalas de tiempo m\u00e1s cortas.\u00a0<\/em>\u00a0<\/em><\/p>\n

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En el primer experimento donde se ha utilizado la una nueva tecnolog\u00eda para producir potentes pulsos de l\u00e1ser de rayos X de attosegundos, un equipo de investigaci\u00f3n dirigido por cient\u00edficos del Laboratorio Nacional de Aceleraci\u00f3n SLAC del Departamento de Energ\u00eda y la Universidad de Stanford demostr\u00f3 que pueden crear ondas electr\u00f3nicas en mol\u00e9culas a trav\u00e9s de un proceso llamado \u00abimpulsive Raman scattering\u00bb.<\/p>\n

El uso de esta interacci\u00f3n \u00fanica permitir\u00e1 a los cient\u00edficos estudiar c\u00f3mo los electrones que giran alrededor de las mol\u00e9culas inician procesos clave en biolog\u00eda, qu\u00edmica, ciencia de materiales y m\u00e1s. Los investigadores publicaron los resultados en Physical Review Letters<\/a>.<\/p>\n

Normalmente, cuando los pulsos de rayos X interaccionan con la materia, los rayos X hacen que los electrones del \u00abn\u00facleo\u00bb m\u00e1s interno de las mol\u00e9culas salten a energ\u00edas m\u00e1s altas. Estos estados de excitaci\u00f3n del n\u00facleo son altamente inestables, decayendo en solo una millon\u00e9sima de mil millon\u00e9simas de segundo. En la mayor\u00eda de los experimentos de rayos X, as\u00ed es como termina la historia: los electrones excitados regresan r\u00e1pidamente a sus lugares leg\u00edtimos transfiriendo su energ\u00eda a un electr\u00f3n vecino, forz\u00e1ndolo a salir del \u00e1tomo y produciendo un ion cargado.<\/p>\n

Sin embargo, con un pulso de rayos X suficientemente corto e intenso, el \u00e1tomo puede verse obligado a responder de manera diferente, abriendo nuevas formas de medir y controlar la materia. Los rayos X pueden excitar el electr\u00f3n del n\u00facleo, pero luego tambi\u00e9n conducir un electr\u00f3n perif\u00e9rico para llenar el espacio. Esto permite que la mol\u00e9cula entre en un estado excitado mientras mantiene sus \u00e1tomos en un estado estable y neutral. Dado que este proceso Raman se basa en electrones a nivel del n\u00facleo, la excitaci\u00f3n electr\u00f3nica est\u00e1 inicialmente muy localizada en la mol\u00e9cula, lo que facilita la identificaci\u00f3n de su origen y el seguimiento de su evoluci\u00f3n. Los c\u00e1lculos te\u00f3ricos de la excitaci\u00f3n Raman, modelados por el grupo de Antonio Pic\u00f3n en la Universidad Aut\u00f3noma de Madrid, muestran un acuerdo excelente con los datos experimentales.<\/p>\n

\u00abSi se piensa en los electrones de la mol\u00e9cula como un lago, la interacci\u00f3n Raman es similar a tomar una roca y arrojarla al agua\u00bb, dice el coautor y cient\u00edfico de SLAC James Cryan. \u201cEsta ‘excitaci\u00f3n’ crea ondas que se extienden por la superficie desde un punto espec\u00edfico. De manera similar, las excitaciones de los rayos X crean \u2018ondas de carga\u2019 que ondulan a trav\u00e9s de la mol\u00e9cula. Proporcionan a los investigadores una forma completamente nueva de medir la respuesta de una mol\u00e9cula a la luz\u00bb.<\/p>\n

Los pulsos de luz visible tambi\u00e9n se pueden usar para crear mol\u00e9culas en estado excitado, pero esos pulsos son m\u00e1s como un peque\u00f1o terremoto que ondula toda la superficie del agua. La r\u00e1pida excitaci\u00f3n de rayos X Raman proporciona mucha m\u00e1s informaci\u00f3n sobre las propiedades de la mol\u00e9cula, el equivalente a dejar caer rocas en varios lugares para producir y observar diferentes patrones de ondulaci\u00f3n.<\/p>\n

Experimentos anteriores realizados en LCLS demostraron el proceso Raman en \u00e1tomos, pero hasta ahora la observaci\u00f3n de este proceso en mol\u00e9culas ha eludido a los cient\u00edficos. Este experimento tuvo \u00e9xito debido a los recientes avances en la producci\u00f3n de pulsos de l\u00e1ser de electrones libres (FEL) de rayos X de 10 a 100 veces m\u00e1s cortos que antes. Dirigido por el cient\u00edfico de SLAC Agostino Marinelli, el proyecto \u201cX-ray Laser-Enhanced Attosecond Pulse\u201d (XLEAP) proporcion\u00f3 un m\u00e9todo para generar pulsos intensos que tienen solo 280 attosegundos, o mil millon\u00e9simas de mil millon\u00e9simas de segundo, de duraci\u00f3n. Estos pulsos fueron fundamentales para el \u00e9xito del experimento y permitir\u00e1n a los cient\u00edficos impulsar reacciones qu\u00edmicas y procesos cu\u00e1nticos coherentes en el futuro.<\/p>\n

\u201cEste experimento muestra las propiedades \u00fanicas de los FEL de attosegundos en comparaci\u00f3n con las fuentes de attosegundos basadas en l\u00e1ser de \u00faltima generaci\u00f3n\u201d, dice Marinelli. \u00abLo m\u00e1s importante es que este experimento muestra c\u00f3mo la estrecha colaboraci\u00f3n entre los cient\u00edficos de aceleradores y la comunidad de usuarios puede conducir a una nueva ciencia emocionante\u00bb.<\/p>\n

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Referencia:<\/strong>\u00a0J.T. O’neal\u00a0et al.,\u00a0Physical Review Letters<\/em><\/strong><\/a>, 11 August 2020 (10.1103\/PhysRevLett.125.073203)<\/p>\n

POR ALI SUNDERMIER,\u00a0adaptado al espa\u00f1ol por Antonio Pic\u00f3n<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Los investigadores demuestran una nueva posibilidad de crear y seguir el movimiento electr\u00f3nico, que es crucial para comprender el papel de los electrones en los procesos qu\u00edmicos y c\u00f3mo la coherencia cu\u00e1ntica evoluciona en las escalas de tiempo m\u00e1s cortas.\u00a0\u00a0   En el primer experimento donde se ha utilizado la una nueva tecnolog\u00eda para producir potentes pulsos de l\u00e1ser de rayos X de attosegundos, un equipo de investigaci\u00f3n dirigido por cient\u00edficos del Laboratorio Nacional de Aceleraci\u00f3n SLAC del Departamento de Energ\u00eda y la Universidad de Stanford demostr\u00f3 que pueden crear ondas electr\u00f3nicas en mol\u00e9culas a trav\u00e9s de un proceso llamado\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":215,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[43],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/talento-cm-uam\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/116"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/talento-cm-uam\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/talento-cm-uam\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/talento-cm-uam\/wp-json\/wp\/v2\/users\/215"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/talento-cm-uam\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=116"}],"version-history":[{"count":8,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/talento-cm-uam\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/116\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":124,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/talento-cm-uam\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/116\/revisions\/124"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/talento-cm-uam\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=116"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/talento-cm-uam\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=116"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/talento-cm-uam\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=116"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}