Um filme de bilhões de quadros por segundo capturou as vibrações de nanocristais de ouro em detalhes impressionantes pela primeira vez.

O filme, que foi feito usando imagens 3D pioneiras no London Centre for Nanotechnology (LCN) na UCL, revela informações importantes sobre a composição do ouro. Os resultados são publicados na revista Ciência .

Jesse Clark, do LCN e principal autor do artigo disse:"Assim como a qualidade do som de um instrumento musical pode fornecer grandes detalhes sobre sua construção, da mesma forma, as vibrações vistas nos materiais podem fornecer informações importantes sobre sua composição e funções. "

"É absolutamente incrível que possamos capturar instantâneos desses movimentos em nanoescala e criar filmes desses processos. Essa informação é crucial para entender a resposta dos materiais após a perturbação."

Os cientistas descobriram que as vibrações eram incomuns porque começam exatamente no mesmo momento em todas as partes do cristal. Anteriormente, era esperado que os efeitos da excitação viajassem através do nanocristal de ouro na velocidade do som, mas descobriram que são muito mais rápidos, ou seja, supersônico.

As novas imagens suportam modelos teóricos para interação da luz com metais, onde a energia é primeiro transferida para os elétrons, que são capazes de causar um curto-circuito no movimento muito mais lento dos átomos.

A equipe realizou os experimentos no SLAC National Accelerator Laboratory usando um revolucionário laser de raios-X chamado "Linac Coherent Light Source". Os pulsos de raios-X são extremamente curtos (medidos em femtossegundos, ou quatrilionésimos de segundo), o que significa que eles são capazes de congelar todo o movimento dos átomos em qualquer amostra, deixando apenas os elétrons ainda em movimento.

Contudo, os pulsos de raios-X são intensos o suficiente para que a equipe pudesse tirar instantâneos únicos das vibrações dos nanocristais de ouro que estavam examinando. A vibração foi iniciada com um curto pulso de luz infravermelha.

As vibrações foram fotografadas pouco tempo depois em 3D usando os métodos de imagem de difração coerente, pioneiros em LCN pelo grupo Robinson. Os filmes 3D revelam em detalhes requintados as distorções que ocorrem dentro do nanocristal, com as vibrações mais rápidas se repetindo a cada 90 picossegundos.

Professor Robinson, também do LCN e do líder do grupo, disse:"Este trabalho representa um exemplo impressionante de trabalho em equipe por cerca de cem pessoas no SLAC. O acelerador linear SLAC foi construído em 1957 em resposta direta às notícias do Sputnik.

"Depois de convincentes 50 anos de sensacional física de alta energia, essa máquina foi reformada como um laser pela adição de uma série de ímãs de 100 m de comprimento. Esta máquina de 3 km produz um feixe que é focado em um cristal menor que um mícron em um pulso tão curto que todo o movimento de seus átomos fica congelado. "