p Os cientistas descobriram que elétrons relativamente lentos são produzidos quando os lasers intensos interagem com pequenos aglomerados de átomos, levantando teorias atuais. p Interações intensas de agrupamento de laser ocorrem quando pequenos agrupamentos de átomos, nanômetros (bilionésimos de metro) de tamanho, são atingidos por lasers intensos. Isto acontece, por exemplo, ao obter imagens de amostras biomédicas em escalas de tempo ultrarrápidas. Contudo, as biomoléculas podem ser danificadas neste processo por radiação.

p A descoberta do lento, elétrons de baixa energia produzidos pelas intensas interações do cluster de laser fornecem um elo perdido na compreensão do processo pelos cientistas, e poderia explicar por que as biomoléculas são danificadas.

p As interações intensas do cluster de laser eram conhecidas por produzir íons e elétrons energéticos, mas agora, em um artigo publicado hoje em Cartas de revisão física , pesquisadores revelaram que elétrons relativamente lentos também são produzidos em grandes quantidades.

p Compreendendo a nanoescala

p Uma equipe de pesquisadores do Imperial College London, a Universidade de Rostock, o Instituto Max-Born, a Universidade de Heidelberg e ELI-ALPS expuseram minúsculos aglomerados consistindo de alguns milhares de átomos a ultracurtos, pulsos de laser intensos. Eles descobriram que a grande maioria dos elétrons emitidos eram muito lentos e com um atraso em comparação com os elétrons mais energéticos.

p Cientista chefe, Dr. Bernd Schütte, que realizou os experimentos no Departamento de Física do Imperial, disse:"Muitos fatores, incluindo o campo magnético da Terra, influenciam o movimento de elétrons lentos, tornando sua detecção muito difícil e explicando porque eles não foram observados anteriormente. Nossas observações foram independentes do cluster específico e dos parâmetros de laser usados, e eles nos ajudam a entender os processos complexos que evoluem em nanoescala. "

p Quando partículas ou aglomerados em nanoescala (nanômetros de tamanho) são atingidos por pulsos de laser intensos, vários fenômenos são produzidos, e a maioria é bem compreendida. Contudo, a geração de íons altamente carregados representou até agora um enigma para os pesquisadores. Isso ocorre porque as simulações previram que elétrons e íons se recombinariam, reduzindo a carga dos íons.

p Resolvendo o enigma

p A descoberta de elétrons lentos resolve esse enigma. Porque eles são liberados após os elétrons mais energéticos, muitos dos elétrons lentos podem escapar do aglomerado de átomos. Como consequência, torna-se muito mais difícil para os íons carregados encontrarem elétrons parceiros com os quais possam se recombinar, e muitos deles permanecem altamente carregados.

p O autor sênior Professor Jon Marangos, do Departamento de Física do Imperial, disse:"Os pesquisadores têm estudado a emissão energética de partículas de aglomerados atômicos irradiados com laser desde meados da década de 1990.

p "O que é surpreendente é que, até agora, a emissão de elétrons com atraso de energia muito mais baixa foi negligenciada. Acontece que esta é uma característica muito forte, responsável pela maioria dos elétrons emitidos, e pode desempenhar um grande papel quando a matéria condensada ou grandes moléculas de qualquer tipo interagem com um pulso de laser de alta intensidade. "

p Expulsando elétrons

p A fim de compreender as observações experimentais, O professor Thomas Fennel e colegas da Universidade de Rostock e do Max-Born-Institute simularam a interação do pulso de laser com o cluster. Ele disse:"Nossas simulações atomísticas mostraram que os elétrons lentos resultam de um processo de duas etapas, cuja segunda etapa depende de um chute final que até agora escapou à atenção dos pesquisadores. "

p Primeiro, o intenso pulso de laser separa elétrons de átomos individuais. Esses elétrons permanecem presos no aglomerado, pois são fortemente atraídos pelos íons. Quando essa atração diminui à medida que as partículas se afastam umas das outras durante a expansão do cluster, a cena está preparada para a segunda etapa importante.

p Elétrons fracamente ligados têm seu impulso final para escapar do aglomerado quando colidem com um íon altamente excitado. Como tais processos correlacionados são bastante difíceis de modelar, os recursos de computação da Aliança de Supercomputação do Norte da Alemanha (HLRN) foram essenciais para resolver o quebra-cabeça.