Desarrollan el microscopio más rápido del planeta para visualizar electrones en dinámica acción

Desarrollan el microscopio más rápido del planeta para visualizar electrones en dinámica acción

Un equipo de investigadores ha logrado un hitórico avance en el campo de la microscopía, desarrollando el microscopio más rápido del planeta, capaz de visualizar electrones en dinámica acción. Este innovador instrumento permitirá a los científicos observar y analizar los electrones en tiempo real, lo que revolucionará nuestra comprensión de los procesos químicos y físicos a escala atómica. Con una resolución sin precedentes, este microscopio permitirá a los investigadores estudiar los electrones en movimiento, lo que abrirá nuevas puertas para el desarrollo de tecnologías avanzadas en campos como la electrónica, la óptica y la medicina.

¡Avanza la ciencia! Desarrollan microscopio que captura electrones en movimiento a velocidades increíbles

Un equipo de investigadores internacionales ha desarrollado el microscopio electrónico más rápido del mundo, capaz de ver electrones en movimiento. Estas partículas viajan tan rápido que podrían dar varias vueltas alrededor de la Tierra en apenas un segundo.

Según Mohammed Hassan, profesor asociado de Física y Ciencias Ópticas de la Universidad de Arizona, Este microscopio electrónico de transmisión es como una cámara muy potente en la última versión de los teléfonos inteligentes; nos permite tomar fotografías de cosas que antes no podíamos ver, como los electrones.

Con este microscopio, esperamos que la comunidad científica pueda comprender la física cuántica que se esconde detrás de cómo se comporta y se mueve un electrón, explicó Hassan.

Microscopio electrónico de transmisión

Un microscopio electrónico de transmisión es una herramienta que utilizan científicos para ampliar objetos hasta millones de veces su tamaño real. El objetivo que persiguen los investigadores es ver detalles demasiado pequeños para que un microscopio óptico tradicional los detecte.

En lugar de utilizar luz visible, un microscopio electrónico de transmisión dirige haces de electrones a través de la muestra que se está estudiando. La interacción entre los electrones y la muestra es captada por lentes y detectada por un sensor de cámara para generar imágenes detalladas de la muestra.

Ultrarrápidos

Los microscopios electrónicos ultrarrápidos se desarrollaron por primera vez en la década de los 2000 y utilizan un láser para generar haces de electrones pulsados. Esta técnica aumenta enormemente la resolución temporal de un microscopio, es decir, su capacidad para medir y observar cambios en una muestra a lo largo del tiempo.

En estos microscopios ultrarrápidos la resolución de transmisión está determinada por la duración de los pulsos de electrones. Estos aparatos funcionaban anteriormente emitiendo un tren de pulsos de electrones a velocidades de unos pocos attosegundos (una quintillonésima parte de un segundo).

Los pulsos a estas velocidades crean una serie de imágenes, como fotogramas de una película. El problema es que los científicos aún no podían captar las reacciones y los cambios que se producen en un electrón entre esos fotogramas a medida que evoluciona en tiempo real.

Un pulso de electrones de un solo attosegundo

Para ver un electrón congelado en su lugar, los investigadores de la Universidad de Alberta, Canadá, generaron por primera vez un pulso de electrones de un solo attosegundo, que es tan rápido como se mueven los electrones, mejorando así la resolución temporal del microscopio.

Estos investigadores desarrollaron un microscopio en el que un potente láser se divide y se convierte en dos partes: un pulso de electrones muy rápido y dos pulsos de luz ultracortos.

El primer pulso de luz, conocido como pulso de bombeo, alimenta la muestra con energía y hace que los electrones se muevan. El segundo, también llamado ‘pulso de compuerta óptica’, actúa como una compuerta al crear una breve ventana de tiempo en la que se genera el pulso de electrones de un solo attosegundo.

Por lo tanto, la velocidad del pulso de compuerta determina la resolución de la imagen. Al sincronizar cuidadosamente los dos pulsos, los investigadores controlan cuándo los pulsos de electrones exploran la muestra para observar procesos ultrarrápidos a nivel atómico.

Atmomicroscopía

La mejora de la resolución temporal en el interior de los microscopios electrónicos ha sido esperada desde hace tiempo y ha sido el foco de atención de muchos grupos de investigación porque todos queremos ver el movimiento de los electrones, indica Hassan.

Estos movimientos ocurren en attosegundos. Pero ahora, por primera vez, podemos alcanzar una resolución temporal de attosegundos con nuestro microscopio electrónico de transmisión, y lo hemos llamado 'attomicroscopía'. Por primera vez, podemos ver fragmentos del electrón en movimiento, concluye el investigador.