Nanotecnologia

Fonte de raios X mais potente do mundo cria átomos ocos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/07/2010

Fonte de raios X mais potente do mundo cria átomos ocos
Os elétrons foram arrancados de dentro de átomos e moléculas individuais, um por um, em alguns casos apenas os mais internos, criando "átomos ocos".[Imagem: Gregory Stewart/SLAC]

Os primeiros resultados científicos gerados pelo mais potente laser de raios X do mundo, no SLAC National Accelerator Laboratory, nos Estados Unidos, demonstraram uma capacidade inédita para controlar o comportamento de elétrons individuais.

Os elétrons foram arrancados de dentro de átomos e moléculas individuais, um por um, em alguns casos apenas os mais internos, criando "átomos ocos".

Átomos ocos

Estes primeiros resultados mostram em detalhes como os intensos pulsos de raios X alteram cada átomo e cada molécula que o novo instrumento está imageando.

No primeiro experimento, a equipe da Dra. Linda Young usou os pulsos de raios X para arrancar os elétrons, um a um, de átomos do gás neon.

Variando as energias dos fótons dos pulsos, os cientistas arrancaram os elétrons de fora para dentro ou - o que é uma tarefa mais difícil - de dentro para fora, criando os chamados átomos ocos.

O controle dessas alterações é essencial para a obtenção das imagens em escala atômica de moléculas biológicas e para filmar processos químicos - a principal missão do LCLS (Linac Coherent Light Source) .

Ciência nova surpreendente

"Ninguém jamais tinha tido acesso a raios X dessa intensidade, assim o modo como os raios X ultra-intensos interagem com a matéria era algo completamente desconhecido. É importante determinar os mecanismos básicos dessa interação," disse Young.

Já a equipe da Dra Nora Berrah testou a nova fonte de raios X realizando experimentos não com átomos, mas com moléculas.

Seu grupo também criou átomos ocos, só que, neste caso, dentro de moléculas de nitrogênio. E eles encontraram diferenças surpreendentes no modo como pulsos de laser curtos e longos, exatamente com a mesma energia, arrancam os elétrons e danificam as moléculas de nitrogênio.

"Nós simplesmente colocamos as moléculas na câmara e olhamos o que acontecia, e encontramos uma ciência nova surpreendente," disse Matthias Hoener, coautor do estudo. "Agora nós sabemos que, reduzindo o comprimento do pulso, a interação com a molécula se torna menos violenta."

Brinquedo científico

Como uma criança experimentando um novo brinquedo, os cientistas afirmam que estão longe de vislumbrar todo o potencial do LCLS. Mas adiantam que ele permitirá experimentos inéditos em física, química, biologia, ciência dos materiais e energia.

O LCLS é de fato uma ferramenta radical: cada pulso de laser destrói qualquer amostra que atinge.

Mas como certos tipos de danos, como o derretimento de um sólido, não são instantâneos, e se desenvolvem ao longo de um tempo, o truque é minimizar os danos durante o próprio pulso e tirar uma foto dos raios X que se espalham a partir da amostra antes que ela se desintegre.

Bibliografia:

Femtosecond electronic response of atoms to ultra-intense X-rays
L. Young, E. P. Kanter, B. Krässig, Y. Li, A. M. March, S. T. Pratt, R. Santra, S. H. Southworth, N. Rohringer, L. F. DiMauro, G. Doumy, C. A. Roedig, N. Berrah, L. Fang, M. Hoener, P. H. Bucksbaum, J. P. Cryan, S. Ghimire, J. M. Glownia, D. A. Reis, J. D. Bozek, C. Bostedt, M. Messerschmidt
Nature
01 July 2010
Vol.: 466, Pages 56-61
DOI: 10.1038/nature09177




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