Láser ayuda a los científicos «ver» el más pequeño del mundo

HONGOS

Un equipo multiuniversity ha empleado un láser de alta potencia para mejorar dramáticamente uno de los instrumentos científicos usan para estudiar el mundo a nivel atómico. El equipo fue capaz de utilizar su amplificada resonancia paramagnética electrónica (EPR) espectrómetro para estudiar el espín del electrón de los radicales libres y átomos de nitrógeno atrapadas en el interior de un diamante.

Permitiendo a los científicos estudiar las diminutas moléculas con una resolución alta, la mejora se retirarán el velo que envuelve el mundo molecular.

El equipo, que incluye a investigadores de la USC, la Universidad de California, Santa Barbara (UCSB), y la Florida State University, publicó sus hallazgos en la Naturaleza el 20 de septiembre.

«Hemos desarrollado el primer láser de electrones libres con motor espectrómetro EPR», dijo Susumu Takahashi, profesor asistente de química en la universidad de USC Dornsife de Letras, Artes y las Ciencias y autor principal del artículo. «Este ultra alta frecuencia y alta potencia EPR sistema nos da tiempo de resolución muy buena. Por ejemplo, nos permite filmar moléculas biológicas en movimiento. «

Mediante el uso de un láser de alta potencia basado en la UCSB, los investigadores fueron capaces de mejorar significativamente la espectroscopia EPR, que utiliza la radiación electromagnética y los campos magnéticos de los electrones excitan. Los electrones excitados emiten radiación electromagnética que revela detalles sobre la estructura de las moléculas específicas.

«Cada electrón puede ser pensado como un pequeño imán que detecta los campos magnéticos causados por los átomos en su nanoneighborhood», dijo Mark Sherwin, profesor de física y director del Instituto de Ciencia y Tecnología Terahertz en la UCSB. «Con el láser de electrones libres con motor EPR, hemos roto el cuello de botella electromagnética que EPR se ha enfrentado, lo que permite a los electrones más rápidos informar sobre los movimientos que ocurren en distancias más largas que nunca. Esperamos que la ciencia avance que sentar las bases de descubrimientos como las drogas nuevas y más eficientes células solares de plástico. «

Espectroscopia EPR ha existido durante décadas. Su factor limitante es la fuente de radiación electromagnética que se usa para excitar los electrones – se hace más potente con altos campos magnéticos y frecuencias, y cuando los electrones se excitan específicas con pulsos de potencia en lugar de ondas continuas.

Hasta ahora, los científicos realizaron pulsaron espectroscopia EPR con unas pocas decenas de gigahercios (GHz) de la radiación electromagnética. Uso de la UCSB láser de electrones libres, que emite un haz de impulsos de radiación electromagnética, el equipo multi-universidad fue capaz de utilizar 240 GHz de la radiación electromagnética para alimentar un espectrómetro EPR.

La investigación fue financiada por la National Science Foundation y la Fundación WM Keck.

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