p Estudar as ações fugazes dos elétrons em materiais orgânicos será agora muito mais fácil, graças a um novo método para gerar raios-X rápidos. p A técnica significa que medições avançadas de reações rápidas agora serão possíveis em laboratórios de física em todo o mundo, sem ter que esperar para usar equipamentos caros e escassos. Pode ser usado, por exemplo, para estudar e melhorar as tecnologias de coleta de luz, como painéis solares e divisores de água.

p Quando os raios X 'suaves', além do alcance da luz ultravioleta, golpeie um objeto, eles são fortemente absorvidos por alguns tipos de átomos e não por outros. Em particular, a água é transparente para esses raios-X, mas o carbono os absorve, tornando-os úteis para a geração de imagens de materiais orgânicos e biológicos.

p Contudo, um desafio tem sido gerar raios-X suaves muito rápidos. A criação de pulsos de raios-X que duram apenas um milésimo de milionésimo de um milionésimo de segundo permitiria aos pesquisadores obter imagens dos movimentos extremamente rápidos dos elétrons, crucial para determinar como a carga viaja e as reações ocorrem.

p Raios-X suaves rápidos foram criados com grandes instalações, como lasers de elétrons livres de bilhões de dólares, mas agora uma equipe de pesquisa do Imperial College London gerou pulsos de raios-X suaves rápidos e poderosos usando lasers de laboratório padrão. O método, que pode produzir pulsos de raios-X suaves e brilhantes que duram centenas de attossegundos (quintilionésimos de segundo), é publicado hoje em Avanços da Ciência .

p Com a nova técnica, os pesquisadores serão capazes de observar o movimento dos elétrons em sua escala de tempo natural, dando-lhes uma imagem dinâmica das etapas de reação menores e mais rápidas.

p O autor sênior Professor Jon Marangos, do Departamento de Física do Imperial, disse:"O ponto forte desta técnica é que ela pode ser usada por muitos laboratórios de física em todo o mundo com lasers já instalados.

p "Esta descoberta nos permitirá fazer medições em escalas de tempo extremas pela primeira vez. Estamos na fronteira do que podemos medir, vendo processos mais rápidos do que nunca importantes para a ciência e a tecnologia. "

p A geração de raios X em um laboratório requer átomos estimulantes até que eles liberem fótons - partículas de luz. Normalmente, átomos em um longo, nuvens dispersas são excitadas em sequência para que emitam fótons em 'fase', o que significa que eles se somam e criam um pulso de raios-X mais forte. Isso é conhecido como correspondência de fase.

p Mas ao tentar gerar raios-X suaves desta forma, efeitos na nuvem de átomos desfocam fortemente o laser, interromper o casamento de fase.

p Em vez de, a equipe descobriu que precisava de um fino, nuvem densa de átomos e pulsos de laser curtos. Com esta configuração, enquanto os fótons não conseguiam ficar em fase em uma longa distância, eles ainda estavam em fase em uma distância menor e por um curto período de tempo. Isso levou a uma produção inesperadamente eficiente de pulsos curtos de raios-X suaves.

p A equipe mediu e simulou ainda os efeitos exatos que causam alta geração de harmônicos nesta situação, e com isso foram capazes de prever as condições ideais do laser para a criação de uma gama de raios-X.

p Pesquisador-chefe Allan Johnson, do Departamento de Física do Imperial, disse:"Conseguimos olhar para dentro do que existia antes da caixa relativamente preta da geração de raios X suaves, e usar essa informação para construir um laser de raios-X em uma mesa que possa competir com as instalações de abrangência de campos de futebol. Conhecimento é literalmente poder neste jogo. "

p A equipe da Imperial planeja usar a técnica para estudar materiais poliméricos orgânicos, em particular aqueles que captam os raios do Sol para produzir energia ou dividir a água. Esses materiais estão sob intenso estudo, pois podem fornecer energia renovável mais barata.

p Contudo, muitos materiais usados ​​atualmente são instáveis ​​ou ineficientes, devido à ação dos elétrons que são excitados pela luz. Um estudo mais aprofundado das interações rápidas desses elétrons pode fornecer informações valiosas sobre métodos para melhorar as células solares e catalisadores.