Os pesquisadores da University of Central Florida estãotornando o campo de ponta da ciência attosecond mais acessa­vel a pesquisadores de todas as disciplinas.

Seu manãtodo para ajudar a abrir o campo édetalhado em um novo estudo publicado nesta sexta-feira, 21,  na revista Science Advances .

Um attossegundo éum bilionanãsimo de um bilionanãsimo de segundo, e a capacidade de fazer medições com a precisão de um attossegundo permite aos pesquisadores estudar o movimento rápido dos elanãtrons dentro dos a¡tomos e moléculas em sua escala de tempo natural.

Medir esse movimento rápido pode ajudar os pesquisadores a entender os aspectos fundamentais de como a luz interage com a matéria, o que pode informar os esforços para coletar energia solar para geração de energia, detectar armas químicas e biológicas, realizar diagnósticos médicos e muito mais.

"Um dos principais desafios da ciência attosegundo éque ela depende de instalações de laser de classe mundial ", diz Michael Chini, professor assistente no Departamento de Fa­sica da UCF e investigador principal do estudo. "Temos sorte de ter um aqui na UCF, e provavelmente háoutra daºzia em todo o mundo. Mas, infelizmente, nenhum deles érealmente operado como 'instalações de usua¡rio', onde cientistas de outras áreas podem entrar e usa¡-los para pesquisa."

Essa falta de acesso cria uma barreira para qua­micos, bia³logos, cientistas de materiais e outros que poderiam se beneficiar da aplicação de técnicas da ciência attossegundo em seus campos, diz Chini.

"Nosso trabalho éum grande passo na direção de tornar os pulsos de attosegundos mais acessa­veis", diz Chini.

"Mostramos que os lasers denívelindustrial, que podem ser adquiridos comercialmente de dezenas de fornecedores com um prea§o de cerca de US $ 100.000, agora podem ser usados ​​para gerar pulsos de attossegundos."

Chini diz que a configuração ésimples e pode funcionar com uma grande variedade de lasers com parametros diferentes.

A ciência do Attosegundo funciona como um sonar ou mapeamento a laser 3-D, mas em uma escala muito menor. Quando um pulso de luz de attossegundo passa por um material, a interação com os elanãtrons no material distorce o pulso. Medir essas distorções permite que os pesquisadores construam imagens dos elanãtrons e fazm filmes de seus movimentos.

Normalmente, os cientistas tem usado sistemas complexos de laser, exigindo grandes instalações de laboratório e ambientes de sala limpa, como os lasers de condução para a ciência attosecond.

A produção dos pulsos de luz extremamente curtos necessa¡rios para a pesquisa de attossegundos - consistindo essencialmente em apenas um aºnico ciclo de oscilação de uma onda eletromagnanãtica - exigiu ainda mais a propagação do laser atravanãs de tubos cheios de gases nobres , como xena´nio ou arga´nio, para comprimir ainda mais os pulsos no tempo .

Mas a equipe de Chini desenvolveu uma maneira de obter esses pulsos de poucos ciclos dos lasers denívelindustrial mais comumente dispona­veis, que antes podiam produzir pulsos muito mais longos.

Eles comprimem pulsos de aproximadamente 100 ciclos dos lasers denívelindustrial usando gases moleculares, como a³xido nitroso, nos tubos em vez de gases nobres e variando a duração dos pulsos que eles enviam atravanãs do gás.

Em seu artigo, eles demonstram compressão para apenas 1,6 ciclo, e pulsos de ciclo aºnico estãoao alcance da técnica, dizem os pesquisadores.

A escolha do gás e a duração dos pulsos são fundamentais, diz John Beetar, estudante de doutorado no Departamento de Fa­sica da UCF e principal autor do estudo.

"Se o tubo for preenchido com um gás molecular, e em particular um gás de moléculas lineares, pode haver um efeito intensificado devido a  tendaªncia das moléculas de se alinharem com o campo do laser", diz Beetar.

"No entanto, esse aprimoramento causado pelo alinhamento são estãopresente se os pulsos forem longos o suficiente para induzir o alinhamento rotacional e experimentar o efeito causado por ele", diz ele. "A escolha do gás éimportante, pois o tempo de alinhamento rotacional depende da inanãrcia da molanãcula e, para maximizar o aumento, queremos que ele coincida com a duração de nossos pulsos de laser."

"A redução da complexidade associada ao uso de um laser comercial denívelindustrial poderia tornar a ciência attosecond mais acessa­vel e permitir aplicações interdisciplinares por cientistas com pouca ou nenhuma experiência em laser", disse Beetar.