Estudar partículas atômicas não é fácil. Isso porque os eventos físicos nessa escala ocorrem muito rapidamente sendo observados em baixa resolução. Para ter uma ideia, a maioria dos estudos com elétrons acontecem a velocidades de centésimos ou milésimos de segundo.

Foi apenas nos últimos anos que os cientistas conseguiram juntar a alta resolução espacial de um microscópio eletrônico de transmissão (TEM) com a resolução temporal de um dispositivo chamado câmera de detecção direta de elétrons (DED), permitindo que taxas de quadro capturadas aumentassem.

Com a correção de imagem, realizada por um algoritmo especializado, os estudos na escala atômica puderam avançar de forma exponencial. Medições em dezenas de atto segundos (1x10-18) permitem a compreensão de reações químicas, por exemplo. “Nas primeiras dezenas de atto segundos de uma reação, você consegue observar como os elétrons mudam de posição dentro das moléculas”, explica Hans Jakob Wörner, professor do Laboratório de Química Física na ETH de Zurich.

Movimento de elétrons em um líquido

As medições eram sempre realizadas apenas em moléculas no estado gasoso, visto que ocorrem em câmeras de alto vácuo. Porém, Hans Jakob e sua equipe conseguiram, pela primeira vez, detectar tais movimentos em líquidos.

No estudo, os cientistas irradiaram moléculas de água com luz, o que provoca a emissão de elétrons. Com um micojato de água líquida de 25 micrômetros de espessura na câmera de medição, a equipe identificou um atraso de 50 a 70 atto segundos em relação às moléculas de água na forma de vapor.

Importância do estudo

"Os movimentos dos elétrons são os principais eventos nas reações químicas. É por isso que é tão importante medi-los em uma escala de tempo de alta resolução", diz Wörner. "A etapa de medições em gases para medições em líquidos é de particular importância, porque a maioria das reações químicas - especialmente aquelas que são bioquimicamente interessantes - ocorrem em líquidos."

Entre eles, existem inúmeros processos que, como a fotoemissão na água, também são desencadeados pela radiação luminosa. Isso inclui a fotossíntese em plantas, os processos bioquímicos em nossa retina que nos permitem ver e danos ao DNA causados ​​por raios X ou outra radiação ionizante. Com a ajuda de medições de attossegundos, os cientistas devem obter novos insights sobre esses processos nos próximos anos.

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Fontes: Phys, OlharDigital.

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Rafael Panteri

Estudante de Engenharia Elétrica no Instituto Mauá de Tecnologia, com parte da graduação em Shibaura Institute of Technology, no Japão; já atuou como estagiário em grande conglomerado industrial, no setor de Sistemas Elétricos de Potência.