A transferência de elétrons fotoinduzida é fundamental para vários processos físicos, por exemplo, na magnetização de materiais. A busca para compreender e controlar este processo ultrarrápido tem sido perseguida em vão, sem resposta para a questão de saber se os elétrons induzem o movimento atômico, ou vice-versa.

Para responder a esta pergunta, o equivalente atômico do paradoxo da galinha e do ovo, um consórcio de cientistas liderado pelo Instituto de Física de Rennes (CNRS / Université de Rennes 1) usou um laser de raios-X (X-FEL) localizado em Stanford.

Este instrumento de última geração pode observar, em tempo real, os elétrons e átomos que constituem a matéria. No sistema estudado, experimentos mostraram que a luz desencadeia a distorção ultrarrápida da estrutura molecular dos átomos de cobalto. Isso leva à transferência de átomos de ferro para átomos de cobalto, tornando assim o sistema magnético.

Essa pesquisa, publicado em Química da Natureza em 7 de dezembro, 2020, mostra que é possível distinguir entre a dinâmica eletrônica do movimento atômico na escala de um décimo de um milionésimo milionésimo de segundo (ou 100 femtossegundos).

Isso abre caminho para o desenvolvimento de uma ciência que pode controlar materiais por meio da luz.