Um novo marco acaba de ser alcançado na exploração do mundo subatômico com a geração do menor flash de luz já produzido: apenas 19,2 attossegundos, ou 19,2 × 10⁻¹⁸ segundos. Este registro, descrito na revisão Ciência ultrarrápidafoi realizado por uma equipe do Instituto de Ciências Fotônicas (ICFO), de Barcelona. Literalmente ilumina o movimento dos elétrons, essas partículas elementares que estão no centro das reações químicas.
Veja os elementos-chave da química da vida
Nesta escala de tempo extrema, a luz atua como uma câmera ultrarrápida, capaz de congelar o movimento dos elétrons nos átomos e moléculas. Processos anteriormente considerados ilusórios estão se tornando acessíveis, como a organização de elétrons em torno de um átomo logo no início de uma reação química. O truque? Uma técnica de ponta chamada geração de alto harmônicos (HHG), cujas bases físicas foram lançadas na década de 1990 por Anne L’Huillier, Prêmio Nobel de Física de 2023.
Esta técnica envolve o envio de pulsos de laser infravermelho extremamente intensos para um gás. Sob o efeito deste violento campo de luz, os elétrons dos átomos são arrancados e depois trazidos de volta ao seu átomo original. Cada vez que retornam, eles reemitem uma luz muito mais energética do que a do laser inicial. A sobreposição destas emissões sucessivas dá origem a flashes de luz extremamente breves, no campo dos chamados raios X “suaves”.
Esses raios X ocupam uma faixa de energia particularmente procurada, porque são sensíveis ao carbono, nitrogênio e oxigênio, os elementos-chave na química da vida e de muitos materiais. Acima de tudo, nesta faixa energética, a água torna-se relativamente transparente: um grande trunfo para observar sistemas biológicos ou químicos em condições próximas do real, sem que o sinal seja abafado pelo ambiente aquoso.
Como um elétron sai de um átomo?
Com este avanço, questões fundamentais podem ser abordadas com detalhes sem precedentes. Como um elétron deixa um átomo logo no início de uma reação química? Como a energia é transferida entre diferentes áreas de um material? “Esta nova capacidade abre caminho para avanços na física, química, biologia e ciência dos materiais, permitindo a observação direta de processos subjacentes à energia fotovoltaica, catálise ou dispositivos quânticos.resume o físico Jens Biegert, principal autor da publicação, em comunicado à imprensa.