Crean un microscopio capaz de "ver" electrones en movimiento

Autor: Cyp Noticias

En un avance sin precedentes, un equipo de investigadores de la Universidad de Arizona ha presentado un microscopio que podría dar un vuelco completo a la visión que tenemos de la física a nivel atómico. Publicado en la revista Science Advances, este dispositivo es capaz de capturar la dinámica de los electrones en movimiento, lo que representa un salto monumental en la capacidad de observación de la ciencia moderna. Es una forma de congelar el tiempo.

El desarrollo de esta tecnología es el resultado de años de investigación y perfeccionamiento. Los científicos han logrado superar una de las limitaciones más grandes en la microscopía: la incapacidad de «ver» los electrones mientras se mueven. Hasta ahora, la observación de los electrones en movimiento había sido una tarea casi insuperable, debido a la velocidad y la escala a la que ocurren estos fenómenos.

El artículo está firmado por un equipo de investigadores de la Universidad de Arizona, liderado por el profesor Mohammed Th. Hassan, un destacado físico y experto en ciencias ópticas. Hassan ha estado a la vanguardia en el desarrollo de técnicas avanzadas de microscopía y es conocido por su trabajo en el campo de los pulsos ultrarrápidos. Junto a él, participan Dandan Hui, Husain Alqattan y Mohamed Sennary, quienes contribuyeron con su experiencia en física aplicada y óptica.

El nuevo microscopio, considerado el más rápido del mundo, opera en escalas de tiempo de attosegundos (un attosegundo es la mil millonésima parte de un nanosegundo), lo que permite a los científicos observar eventos que ocurren en fracciones de segundo tan minúsculas que anteriormente eran inalcanzables. Esta capacidad permitirá una exploración más profunda de las interacciones electrónicas, fundamentales para entender procesos como la fotosíntesis, la superconductividad y la transferencia de carga en materiales avanzados.

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La microscopía electrónica ha sido durante décadas una herramienta vital en la investigación científica. Sin embargo, hasta ahora, siempre ha estado limitada por su capacidad de observación temporal. Los microscopios tradicionales, aunque potentes, no podían registrar el movimiento de electrones en tiempo real, dejando un vacío en la comprensión de los procesos dinámicos a nivel atómico.

El microscopio desarrollado por el equipo de la Universidad de Arizona se basa en un concepto innovador, una tecnología que combina un acelerador de electrones ultra rápido con un sistema de detección de última generación, que juntos permiten capturar imágenes con una precisión temporal sin precedentes. Los investigadores han bautizado la técnica como «attomicroscopía».

Una de las claves de este avance es la capacidad del microscopio para generar pulsos de electrones increíblemente breves, que pueden usarse para «iluminar» los electrones en movimiento. Estos pulsos de attosegundos actúan como un «flash» ultrarrápido que congela el movimiento de los electrones, permitiendo a los científicos observar directamente su dinámica. Además, el equipo ha logrado minimizar la interferencia causada por los propios electrones durante el proceso de observación, lo que ha sido un obstáculo significativo en desarrollos anteriores.

El equipo liderado por el profesor Hassan se apoyó en los avances que llevaron a Pierre Agostini, Ferenc Krausz y Anne L’Huillier a ser galardonados con el Premio Nobel de Física en 2023. Estos científicos lograron generar el primer pulso de radiación ultravioleta extrema con una duración tan corta que podía ser medido en attosegundos, un hito fundamental para el desarrollo de las técnicas utilizadas en su investigación.

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Las aplicaciones de esta tecnología son vastas y podrían transformar varios campos de la ciencia y la ingeniería. En química, la capacidad de observar la transferencia de electrones en tiempo real podría abrir nuevas vías para el desarrollo de catalizadores más eficientes, impactando significativamente en la industria energética. En biología, este microscopio podría usarse para estudiar las reacciones bioquímicas fundamentales a un nivel sin precedentes, proporcionando nuevas perspectivas sobre cómo funcionan los sistemas biológicos a nivel molecular. Incluso en el campo de la física, el estudio de materiales avanzados, como superconductores y semiconductores, podría beneficiarse enormemente de esta tecnología, lo que podría llevar al desarrollo de dispositivos electrónicos más eficientes y rápidos.

En resumen, el desarrollo del microscopio de attosegundos marca una revolución en la física cuántica y la capacidad de observar los electrones en movimiento. Esta tecnología promete abrir nuevas puertas en la comprensión de la materia a nivel atómico y podría tener un impacto significativo en diversos campos científicos y tecnológicos.

Referencias:
– Science Advances
– Premio Nobel de Física 2023

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