A comunidade científica sabe da existência de elétrons há mais de cem anos, mas existem facetas importantes de sua interação com a matéria que permanecem envoltas em mistério. Uma área particular de interesse são os elétrons de baixa energia ou elétrons que têm níveis de energia cinética de cerca de 10 elétronvolts (eV) ou menos. Esses elétrons afetam o funcionamento de isoladores em sistemas eletrônicos e são responsáveis ​​por danos por radiação em humanos e outros tecidos biológicos.

O método clássico para estudar como os elétrons interagem com a matéria é analisando seu espalhamento através de finas camadas de uma substância conhecida. Isso acontece ao direcionar um fluxo de elétrons para a camada e analisar os desvios subsequentes nas trajetórias dos elétrons.

"Os elétrons de alta energia interagem principalmente com os átomos individuais em uma substância e seu espalhamento pode ser previsto por modelos generalizados existentes, "disse Ruth Signorell, professor de físico-química na ETH Zürich, o Instituto Federal Suíço de Tecnologia. "Em contraste, elétrons de baixa energia interagem com toda a rede molecular, que inclui as ligações químicas e o movimento vibracional dos átomos dentro da substância, e sua dispersão é atualmente muito complexa para prever com um modelo. Com isso em mente, estamos desenvolvendo uma abordagem alternativa para medir o movimento de elétrons de baixa energia. "

Signorell e seus colegas explicam seu trabalho esta semana em The Journal of Chemical Physics .

"Uma de nossas idéias principais foi o desenvolvimento de uma técnica que chamamos de 'método de camada de aerossol'. Envolve a geração de gotículas de aerossol que consistem em um núcleo sólido e uma casca feita de materiais orgânicos que imitam alguns dos polímeros que encontraríamos em eletrônicos. Trabalhando com essas gotículas no vácuo, podemos usar luz laser para induzir o núcleo a liberar elétrons que viajam através da camada. Quando eles alcançam a superfície e escapam, podemos medir diferentes métricas, como sua intensidade, "Signorell disse.

"O método de sobreposição de aerossol oferece duas vantagens principais, "Signorell disse." Primeiro, torna mais fácil separar as questões do transporte de elétrons através da camada de sua formação no núcleo. Segundo, gotículas com um tamanho comparável ao comprimento de onda do laser atuam como ressonadores para a luz do laser. Isso pode ser explorado para gerar uma riqueza de informações adicionais sobre a interação dos elétrons com a matéria. "

"O maior desafio desse método é determinar com precisão o tamanho do núcleo e da casca das partículas do aerossol. Embora ainda seja difícil medir essas quantidades, a precisão das medições afeta a precisão das informações de espalhamento que são geradas, "Signorell disse.

Daqui para frente, Signorell e seus colegas estão interessados ​​em ampliar o escopo de seu trabalho com o método de sobreposição de aerossol.

"Queremos aplicar o método de sobreposição de aerossol a diferentes materiais de espessuras variadas. Estamos particularmente interessados ​​em cascas muito finas e como suas mudanças estruturais afetam o escape de elétrons da superfície da gota. Isso é potencialmente muito relevante para pesquisadores que investigam questões científicas relacionadas às superfícies e interfaces de diferentes substâncias, "Signorell disse." Com todo esse trabalho, esperamos analisar completamente a ampla gama de dados experimentais que podem ser gerados para que possamos aprender mais sobre o movimento dos elétrons de baixa energia. "