Crean el rayo X más veloz jamás disparado: ¿Nos sirve de algo?

El profesor Zenghu Chang rompió el récord para el pulso de luz más rápido con este dispositivo (Universidad Central de Florida).

Muchas cosas pueden pasar en un attosegundo (un trillonésimo de segundo): la luz puede atravesar dos átomos de hidrógeno, por ejemplo, en ese breve lapso. De hecho, el movimiento de electrones en el microcosmos ocurre en una escala de tiempo establecida por la unidad atómica de tiempo, 24 attosegundos. Imagina ahora lo que puede ocurrir en 53 attosegundos: la luz puede atravesar la milésima parte del diámetro de un cabello humano. Al menos, de acuerdo con los cálculos del profesor Zengu Zhang, quien con su equipo en la Universidad Central de Florida ha sido capaz de disparar el pulso de luz más veloz jamás registrado (adivinaste, de 53 attosegundos).

A primera oída puede parecer un experimento más para probar los límites a los que el hombre puede llevar elementos naturales como la propia luz. Pero el avance puede replantear los métodos de observación de procesos atómicos y moleculares, otorgando imágenes con un mayor detalle, que revelen características fundamentales y aún desconocidas de fenómenos como la fotosíntesis. Y ello, eventualmente, podría, por ejemplo, mejorar las tecnologías que actualmente empleamos para aprovechar la luz del Sol para convertirla en energía.

El trabajo, publicado en Nature Communications, da cuenta de cómo el equipo de Zhang logró disparar un destello de rayos X a tal velocidad, superando al anterior pulso de luz que tenía el título del más rápido: un rayo de luz ultravioleta de 67 attosegundos.

Según el documento, el rayo fue posible de ser lanzado gracias a un pulso único que alcanza el borde de absorción (la energía que cohesiona los electrones más cercanos al núcleo de un átomo) de carbono K (rayos X de 284 eV) “mediante la utilización de intensos impulsos de dos ciclos de una longitud de onda central cercana a los 1,8 μm”.

“Tales pulsos permiten estudios de dinámica de electrones en muestras biológicas vivas y materiales electrónicos de próxima generación como el diamante” señala el trabajo. Pero, ¿cómo así?

Los rayos X interactúan con los electrones que componen la materia y pueden revelar cuáles se mueven en qué átomos, proporcionando otra manera de estudiar procesos rápidos (hablamos de procesos cuyas duraciones se miden en magnitudes de tiempo muy cortas, como los yoctosegundos y attosegundos) en materiales con especificidad de elementos químicos.

De la misma manera, las cámaras de alta velocidad pueden grabar vídeo en cámara lenta gracias pulsos de luz de attosecondos que permiten registrar los rápidos movimientos de los electrones en átomos y moléculas con nitidez. Los rayos X desarrollados por Zhang y compañía, por su velocidad sin precedentes, podrían aplicarse para el registro de “vídeo en cámara lenta de electrones y átomos de moléculas biológicas en células vivas para, por ejemplo, mejorar la eficiencia de los paneles solares mediante una mejor comprensión de cómo funciona la fotosíntesis", señala el también director del Instituto de Fronteras de Attosecond de Ciencia y Tecnología (iFAST), de la facultad de Física, donde se llevaron a cabo los experimentos.

Ese mismo nivel de detalle sobre procesos a esta escala es determinante en el desarrollo de la próxima generación de chips lógicos y de memoria para teléfonos móviles y ordenadores, mil veces más rápidos que los actuales.

Hans Huerto

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