divendres, 1 de juny de 2018

Ràpids raigs x de mida de sobretaula

Estudiar les accions fugaces dels electrons en materials orgànics ara serà molt més fàcil gràcies a un nou mètode que permet generar raigs x ràpids.

Ràpids raigs x de mida de sobretaula

Aquesta tècnica significa que ara es podran fer mesures avançades de ràpides reaccions en els laboratoris de física de tot el món, sense haver d'esperar a utilitzar equips cars i escassos. Es podria utilitzar, per exemple, per estudiar i millorar les tecnologies de recollida de la llum, com panells solars i els water splitters.
Quan els raigs x "suaus", més enllà de la gamma de llum ultraviolada, colpegen un objecte, són fortament absorbits per alguns tipus d'àtoms, però no per altres. En concret, l'aigua és transparent per aquests raigs x, però el carboni els absorbeix, fent-los útils per a l'obtenció d'imatges de materials orgànics i biològics.

Ràpids raigs x de mida de sobretaula

No obstant això, un repte ha estat generar raigs x molt suaus i molt ràpids. La creació de pulsacions de raigs x que només duren una mil·lèsima de la milionèsima d'una milionèsima de segon permetrien als investigadors fer una imatge dels moviments extremadament ràpids dels electrons, crucials per determinar com es produeixen els recorreguts de la càrrega i les seves reaccions.
S'han creat raigs x ràpids amb grans instal·lacions, com ara làsers d'electrons lliures de diversos milers de milions de dòlars, però ara un equip de recerca de l'Imperial College London ha generat polsos ràpids de raigs x amb làsers de laboratori estàndard. El mètode, que pot produir polsos de raigs x suaus brillants que duren centenars d'àtons segons (segles d'un segon), s'ha publicat al Science Advancements.
Amb la nova tècnica, els investigadors podran observar el moviment dels electrons en la seva escala de temps natural, donant-los una imatge dinàmica dels passos de reacció més petits i ràpids.

Ràpids raigs x de mida de sobretaula

L'autor principal, el professor Jon Marangos del Departament de Física de l'Imperial, va afirmar que: "La força d'aquesta tècnica és que pot ser utilitzada per molts laboratoris de física del món amb làsers que ja tenen instal·lats".
Aquest descobriment permetrà fer mesures en períodes de temps extrems per primera vegada. S'està a les fronteres del que es pot mesurar, veient processos més ràpids que mai ha vist la ciència i la tecnologia.
La generació de raigs x en un laboratori requereix d'àtoms fins que alliberi fotons-partícules de llum. Normalment, els àtoms d'un núvol llarg i dispers, s'exciten de manera seqüencial per emetre fotons a la fase, el que significa que s'afegeixen i creen un pols de raigs X més potent. Això es coneix com a coincidència de fase.
Però quan es tracta de generar raigs x suaus d'aquesta manera, els efectes en el núvol d'àtoms desestabilitzen fortament el làser, alterant la coincidència de fase.
En canvi, l'equip va descobrir que necessitaven un núvol dens d'àtoms i polsos làser curts. Amb aquesta configuració, mentre els fotons no podien mantenir-se en fase d'una llarga distància, encara estaven en fase d'una distància més curta i per poc temps. Això va provocar una producció inesperadament eficient dels breus polsos de raigs x suaus.

Ràpids raigs x de mida de sobretaula

L'equip va mesurar i simular els efectes exactes que generen una alta generació harmònica en aquesta situació i, d'aquesta manera, van poder predir les condicions làser òptimes per crear una sèrie de raigs X. S'ha aconseguit mirar dins del que era abans una caixa negra de generació de raigs x, i utilitzar aquesta informació per construir un làser de raigs x en una taula que pot competir amb els làsers d'instal·lacions com un camp de futbol.
L'equip de l'Imperial, planeja utilitzar la tècnica per estudiar materials orgànics de polímers, en particular aquells que recullen els raigs del Sol per produir energia o dividir l'aigua. Aquests materials s'estan estudiant intensament, ja que poden proporcionar energia renovable més barata.
No obstant això, molts materials utilitzats actualment són inestables o ineficients, a causa de l'acció dels electrons que s'il·lusionen per la llum. Un estudi més estret de les interaccions ràpides d'aquests electrons podria proporcionar informació valuosa sobre els mètodes per millorar les cèl·lules solars i els catalitzadors.

Font: Imperial College London

Cap comentari:

Publica un comentari a l'entrada

Aquest és un blog amb moderador dels comentaris. Per tant, no apareixen immediatament