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(noticias nanowerk) El comportamiento de los electrones en los líquidos determina una gran cantidad de procesos químicos y, por tanto, procesos esenciales en el organismo y en el mundo en su conjunto. Pero los movimientos de los electrones son extremadamente difíciles de detectar porque ocurren en attosegundos, el rango de quintillónésimas de segundo. Dado que los láseres avanzados funcionan ahora en estas escalas de tiempo, pueden proporcionar a los científicos información sobre estos procesos ultrarrápidos utilizando una variedad de técnicas.
Un equipo internacional de investigadores del Instituto Max Planck para la Estructura y Dinámica de la Materia (MPSD) en Hamburgo y ETH Zurich ha demostrado que es posible estudiar la dinámica de los electrones en líquidos utilizando campos láser intensos y estimar la trayectoria libre media de Los electrones determinan: la distancia promedio que un electrón puede recorrer antes de chocar con otra partícula. Descubrieron que el mecanismo por el cual los líquidos emiten un espectro particular de luz, llamado espectro armónico alto, es significativamente diferente del de otras fases de la materia, como los gases y los sólidos. Los hallazgos del equipo abren la puerta a una comprensión más profunda de la dinámica ultrarrápida en líquidos.
El uso de campos láser intensos para producir fotones de alta energía, conocido como generación de altos armónicos (HHG), es una técnica ampliamente utilizada que se utiliza de forma rutinaria en muchas áreas diferentes de la ciencia, como el estudio de movimientos electrónicos en materiales o el seguimiento de reacciones químicas. con el tiempo. El HHG se ha estudiado ampliamente en gases y, más recientemente, en cristales, pero se sabe mucho menos sobre este fenómeno en líquidos.
![Un intenso pulso láser (en rojo) golpea un flujo de moléculas de agua e induce una dinámica ultrarrápida de electrones en el líquido.](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id63735_1.jpg)
Ahora el equipo de investigación suizo-alemán informa física natural(“Espectroscopia de altos armónicos de la dinámica de la dispersión de electrones de baja energía en líquidos”), que demostró el comportamiento único de los líquidos cuando se irradian con láseres intensos.
Hasta la fecha, casi no se sabe nada sobre estos procesos inducidos por la luz en líquidos, un marcado contraste con los recientes avances científicos sobre cómo se comportan los sólidos, en particular, bajo la irradiación. Por ello, el equipo experimental de la ETH Zurich desarrolló un aparato único para investigar específicamente la interacción de líquidos con láseres intensos. Los investigadores descubrieron un comportamiento característico en el que la energía fotónica máxima alcanzada por el HHG en líquidos es independiente de la longitud de onda del láser. ¿Qué factor es responsable de este límite superior?
Ésta es la cuestión que el grupo teórico MPSD quería resolver. Lo crucial es que los investigadores de Hamburgo identificaron una conexión no descubierta hasta ahora. «La distancia que un electrón puede recorrer en el líquido antes de chocar con otra partícula es el factor clave que limita la energía del fotón», dijo el investigador del MPSD Nicolas Tancogne-Dejean, uno de los coautores del estudio. «Lo hemos conseguido. Utilizando un modelo de análisis especialmente desarrollado que tiene en cuenta la dispersión de los electrones, podemos determinar esta cantidad (el camino libre medio efectivo de los electrones) a partir de los datos experimentales».
Combinando los resultados experimentales y teóricos de su estudio de HHG en líquidos, los científicos no sólo pudieron determinar el factor clave que determina la fotoenergía máxima, sino que también realizaron el primer experimento sobre espectroscopia de altos armónicos en líquidos. A baja energía cinética, el rango investigado experimentalmente en este estudio, el camino libre medio efectivo de los electrones es muy difícil de medir. Por lo tanto, el trabajo del equipo ETZ Zurich / MPSD establece HHG como una nueva herramienta espectroscópica para estudiar líquidos y, por lo tanto, es un paso importante hacia la comprensión de la dinámica de los electrones en líquidos.
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