p Os pesquisadores estão investigando novas maneiras pelas quais os elétrons são eliminados da matéria. Sua pesquisa pode ter implicações para a terapia de radiação. p A exposição de um pequeno aglomerado de átomos de neon a uma explosão muito curta e intensa de luz ultravioleta extrema inicia um novo mecanismo que produz um grande número de elétrons e íons.

p Uma equipe de pesquisadores liderada pelo físico químico Kiyoshi Ueda, da Universidade de Tohoku, usou um laser de elétrons livres (FEL) no acelerador de teste da fonte SASE compacta SPring-8 do Japão para investigar como os elétrons são 'eliminados' dos aglomerados de átomos de néon. Pulsos FEL ultravioleta intensos e extremos foram direcionados aos aglomerados e a distribuição de energia resultante dos elétrons eliminados dos aglomerados foi medida usando um 'espectrômetro de imagem de mapa de velocidade'.

p Os elétrons dentro de um material absorvem energia quando o material é exposto à luz. Normalmente, esta energia é usada para 'expulsar os elétrons' do material. Isso só pode acontecer, Contudo, se a energia da partícula de luz, ou 'fóton', absorvida pelo elétron é maior do que a quantidade de energia necessária ao material, ou sua 'função de trabalho', para ejetar o elétron. Em 1921, Albert Einstein ganhou o Prêmio Nobel por descrever esse 'efeito fotoelétrico'.

p A equipe testou o que aconteceria quando eles definissem a energia do fóton da luz FEL abaixo da função de trabalho dos aglomerados de átomos de neon. Em vez de ser nocauteado, quando um elétron fortemente ligado a um átomo de néon absorve o fóton de energia mais baixa, torna-se frouxamente limitado, fazendo com que o átomo fique "excitado". Uma vez que o pulso FEL é tão intenso, muitos elétrons se tornam fracamente ligados nos aglomerados ao mesmo tempo; o que significa que muitos átomos ficam excitados. Os elétrons são então eliminados dos aglomerados, embora a energia do fóton esteja abaixo de sua função de trabalho.

p A equipe descobriu que elétrons fracamente ligados são eliminados dos aglomerados em um novo processo de 'cascata'.

p O processo começa quando um átomo com um elétron fracamente ligado interage com um átomo próximo que também tem um elétron fracamente ligado. O primeiro transfere energia para o vizinho, que 'derruba' seu próprio elétron vagamente ligado, pairando em uma órbita de 'alta energia' em uma órbita de 'baixa energia', mais perto do núcleo do átomo. Ao mesmo tempo, a energia transferida para o átomo vizinho expulsa um elétron frouxamente ligado para fora dele. O primeiro átomo, que agora está 'menos animado', então interage com outro átomo excitado vizinho, também dando-lhe energia e, assim, "desestimulando" a si mesmo ainda mais enquanto extrai um elétron de outro vizinho. Este processo em cascata ocorre em muitos pares de átomos excitados, resultando na emissão de um grande número de elétrons de baixa energia.

p "As cascatas de expulsão e descida dos elétrons produzem mais elétrons e mais íons, danificando mais a amostra. Estou convencido de que essas cascatas podem desempenhar um papel crucial na futura radioterapia, "diz Lorenz Cederbaum da Universidade Heidelberg da Alemanha, um dos co-autores do estudo.

p A liberação de elétrons de baixa energia expostos à luz intensa pode danificar o DNA. Este conceito é usado na radioterapia do câncer. As descobertas podem ter implicações para o uso da radioterapia no futuro.

p Os pesquisadores publicaram suas descobertas na revista Nature Communications .