Uma equipe de pesquisadores de Freiburg liderada pelo Prof. Dr. Frank Stienkemeier e Dr. Lukas Bruder teve sucesso no desenvolvimento de um novo método de medição para investigar processos ultrarrápidos na matéria. Esses são processos nos níveis atômico e molecular que ocorrem dentro de um bilionésimo de segundo (10-12 segundos). O novo método, que combina diferentes técnicas de espectroscopia, possibilita, entre outras coisas, novos insights sobre a estrutura de energia na matéria e a distribuição de probabilidade dos elétrons. Processos moleculares fundamentais agora podem ser entendidos com mais precisão, de acordo com os pesquisadores. Os resultados da pesquisa foram publicados em revista científica Optica e espera-se que promovam uma variedade de novos desenvolvimentos em campos científicos relacionados.

Investigando propriedades fundamentais da matéria

A equipe de Freiburg vem trabalhando há vários anos na extensão do ultrarrápido, coerente, espectroscopia multidimensional em novas direções. Simplificando, espectroscopia envolve estudar a absorção de luz para investigar propriedades importantes da matéria. Isso inclui os processos ultrarrápidos mencionados, bem como fenômenos de coerência quântica e interações entre átomos e outras partículas nanoscópicas. "Estas são as propriedades fundamentais da matéria que impulsionam os processos da natureza no nível nanoscópico, e queremos entender melhor essas propriedades por meio de nossos experimentos, "Relatórios Stienkemeier.

Um problema geral de coerência, espectroscopia multidimensional é a complexidade dos dados de medição, o que muitas vezes torna uma interpretação clara dos resultados experimentais difícil ou mesmo impossível. A situação melhora significativamente quando o experimento é combinado com o uso de, por exemplo, um espectrômetro de massa. "Essa abordagem nos dá informações adicionais e muito úteis sobre a composição química da substância sob investigação - uma grande vantagem no estudo de reações químicas ultrarrápidas, "Bruder explica.

Uma série de possibilidades

Comparavelmente, os pesquisadores de Freiburg agora conseguiram combinar coerentes, espectroscopia multidimensional com espectroscopia de fotoelétrons. Neste procedimento, a substância é ionizada e a energia dos elétrons liberados é medida. Este procedimento fornece informações sobre a estrutura de energia e distribuição de probabilidade espacial de elétrons (orbitais) na matéria. Quando a espectroscopia de fotoelétrons é combinada com fontes de luz de raios-X, medições precisas com seleção atômica são ainda possíveis, o que significa que a distribuição de energia em uma substância pode ser estudada com resolução extremamente alta até o nível atômico.

"Nossa abordagem abre uma variedade de novos desenvolvimentos empolgantes, "Stienkemeier explica." Isso vai desde estender nosso método para medições simultâneas de elétrons resolvidos em ângulo e energia, a experimentos com raios X para obter informações específicas do átomo. "Como outro benefício da abordagem de Freiburg, a sensibilidade do coerente, experimentos de espectroscopia multidimensional foram aprimorados em ordens de magnitude. Isso é, sinais que anteriormente eram um fator de 200 menores do que o ruído na medição agora podem ser detectados. "O aumento da sensibilidade nos permite estudar amostras muito limpas em um ambiente de ultra-alto vácuo, a partir do qual podemos entender os processos moleculares fundamentais com mais precisão, "Bruder acrescenta.