Observere den ultrahurtige bevægelse af atomer og elektroner

Fotoinduceret elektronoverførsel er central for mange fysiske processer, for eksempel ved magnetisering af materialer. Jagten på at forstå og kontrollere denne ultrahurtige proces er længe blevet forfulgt forgæves, uden svar på spørgsmålet om, hvorvidt elektroner inducerer atombevægelse, eller omvendt.

For at besvare dette spørgsmål, atomækvivalenten til paradokset med hønen og ægget, et konsortium af forskere ledet af Institute of Physics i Rennes (CNRS/Université de Rennes 1) brugte en røntgenlaser (X-FEL) placeret i Stanford.

Denne seneste generations instrument kan observere, i realtid, de elektroner og atomer, der udgør stoffet. I det undersøgte system, eksperimenter viste, at lys udløser den ultrahurtige forvrængning af koboltatomernes molekylære struktur. Dette fører til overførsel af jernatomer mod koboltatomer, derved gøre systemet magnetisk.

Denne forskning, udgivet i Naturkemi den 7. december, 2020, viser, at det er muligt at skelne mellem den elektroniske dynamik af atombevægelse på skalaen en tiendedel af en milliontedel milliontedel af et sekund (eller 100 femtosekunder).

Dette åbner vejen for udviklingen af ​​en videnskab, der kan kontrollere materialer gennem lys.