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Primeras imágenes de electrones en movimiento
En un logro que marca un antes y un después en la ciencia moderna, un equipo de investigadores de la Universidad de Arizona ha desarrollado un microscopio electrónico de transmisión capaz de captar, por primera vez, el movimiento de electrones a una velocidad tan alta que, en teoría, podrían dar varias vueltas alrededor de la Tierra en un solo segundo. Este hallazgo, que fue publicado en la revista Science Advances, representa un avance significativo en la observación de fenómenos subatómicos y promete desencadenar una nueva era en la investigación de la física, la química, la bioingeniería, y las ciencias de los materiales.
Un microscopio que redefine los límites de la observación
El nuevo microscopio, descrito por el profesor asociado Mohammed Hassan, es comparable a una cámara ultra poderosa, similar a las presentes en los smartphones más avanzados. Este dispositivo permite tomar “fotografías” de electrones, revelando detalles que hasta ahora habían permanecido invisibles para la ciencia. A diferencia de los microscopios tradicionales, que utilizan luz visible, este microscopio electrónico de transmisión emplea haces de electrones para obtener imágenes de una muestra. La interacción entre los electrones y la muestra es capturada por un sensor de cámara, permitiendo visualizar fenómenos a una escala increíblemente diminuta.
Los microscopios electrónicos ultrarrápidos, que se desarrollaron originalmente en la década de 2000, emplean láseres para generar haces pulsados de electrones. Esto mejora notablemente la resolución temporal, o la capacidad de observar cambios en la muestra a lo largo del tiempo. Sin embargo, hasta ahora, la velocidad de estos pulsos no era suficiente para capturar el movimiento real de los electrones, los cuales evolucionan a una velocidad extremadamente alta.
Un salto en la resolución temporal: la clave del éxito
La clave del éxito de este nuevo microscopio radica en su capacidad para generar pulsos de electrones de un solo attosegundo. Un attosegundo es una quintillonésima parte de un segundo, y es aproximadamente el tiempo que tarda un electrón en moverse. Al generar estos pulsos ultrarrápidos, el microscopio puede captar el movimiento del electrón, lo que representa un avance fundamental en la capacidad de observar procesos atómicos en tiempo real.
Este avance se basa en los logros de los galardonados con el Premio Nobel de Física 2023, Pierre Agostini, Ferenc Krausz, y Anne L’Huillier, quienes fueron los primeros en generar pulsos de radiación ultravioleta extrema medidos en attosegundos. Aprovechando esta tecnología, los investigadores de la Universidad de Arizona lograron mejorar la resolución temporal del microscopio, permitiendo una observación sin precedentes del comportamiento de los electrones.
El futuro de la ciencia subatómica
Con este nuevo microscopio, los científicos ahora pueden observar procesos ultrarrápidos a nivel atómico, lo que podría conducir a avances significativos en múltiples disciplinas. Los próximos pasos incluyen la mejora de la capacidad del microscopio para decodificar interacciones más complejas y la aplicación de esta tecnología para explorar nuevas fronteras en la física cuántica y otras áreas científicas.
Este logro no solo representa un hito en la tecnología de microscopía, sino que también abre la puerta a nuevas formas de entender el universo subatómico. Con la capacidad de observar electrones en movimiento, los investigadores están un paso más cerca de desentrañar los misterios de la materia a su nivel más fundamental, marcando el inicio de una nueva era en la ciencia.