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  • 06/06/2017

Femtofísica

Un inesperado efecto molecular

La iluminación de ciertas moléculas con un láser ultraintenso de rayos X permite extraer de un átomo más electrones que los que este posee aislado.

Nature

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Un experimento con un láser de electrones libres ha revelado un comportamiento inesperado de la materia bajo condiciones de irradiación intensa. [iStock/ EzumeImages]

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Un grupo internacional de investigadores del Sincrotrón Alemán de Electrones (DESY, en Hamburgo), la Universidad Estatal de Kansas y otras instituciones ha dado con un efecto completamente inesperado al iluminar ciertas moléculas con los rayos X ultraintensos generados por el láser de electrones libres del Acelerador Lineal de Stanford (SLAC), en Estados Unidos. 

Según explican los investigadores en Nature, los rayos X extraen primero numerosos electrones del átomo de yodo de una molécula de yoduro de metilo (CH3I). A continuación, este átomo, ahora muy ionizado, absorbe electrones del resto de la molécula, los cuales se ven arrancados a su vez por los rayos X y salen catapultados al exterior. Aparte de aumentar de manera considerable la respuesta de ionización de la molécula, el comportamiento observado resulta cualitativamente distinto del referido en experimentos similares en condiciones menos extremas.

Cuando se iluminan las mismas moléculas con rayos X menos intensos, estas solo ceden la carga que un átomo de yodo aislado perdería con el disparo. Pero, según los investigadores, el átomo de yodo pierde en este caso hasta 54 electrones: uno más de los que posee aislado (algo posible ya que, al formar la molécula, el átomo de yodo recibe electrones adicionales del carbono y el hidrógeno). Pasados 30 femtosegundos, el espectáculo concluye con la disgregación de la molécula. Para que el fenómeno se produzca, el láser de rayos X ha de ser sumamente intenso: el empleado en el experimento alcanzaba una potencia por unidad de superficie de cientos de trillones (1020) de vatios por centímetro cuadrado.

El nuevo efecto revela un comportamiento inesperado de la materia bajo condiciones de irradiación intensa, aunque por el momento carece de aplicaciones prácticas. Entre otros objetivos, la investigación con láseres de electrones libres persigue estudiar con detalle la estructura de biomoléculas e investigar la dinámica de procesos biológicos ultrarrápidos. 

Más información en Nature.

Adaptado de: spektrum.de/Lars Fischer.

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