Resolución atómica para imágenes químicas

Para un equipo de investigadores financiado con fondos de la UE, el desafío consistió sobre todo en combinar una gran resolución temporal y espacial con un haz de electrones de suficiente intensidad para enfocar los movimientos atómicos. Empezaron con simulaciones de haces electrónicos de kiloelectronvoltios generados por un fotocátodo. En este mecanismo, se usa un láser para iluminar el fotocátodo y controlar la distribución inicial espacial y temporal del haz.

Partiendo de los resultados de las simulaciones, se prepararon los planos y dibujos técnicos para construir un difractómetro electrónico para el Institute of Electronic Structure and Laser (IESL) de la Foundation for Research and Technology - Hellas (FORTH), en la isla de Creta. El nuevo dispositivo incluye un cañón de electrones de alto brillo con un fotocátodo de hexaboruro de lantano, un láser ultrarrápido y un detector de imágenes sensible a las posiciones. El difractómetro electrónico integrado en la infraestructura de investigación del instituto griego durante el proyecto «Gas phase structural dynamics imaging» (GPSDI) brinda la oportunidad de investigar los cambios estructurales en la fase gaseosa y en materiales sólidos.

Al mismo tiempo, se examinaron la posible combinación de la difracción de electrones ultrarrápida con otras técnicas como la tomografía y la elipsometría espectroscópica.

En este último caso, se desarrolló una elipsometría espectroscópica de múltiples pasadas gracias a la que el haz de luz se reflejaba numerosas veces en la muestra en una única medición. De esa forma, este tipo de elipsometría facilita que se efectúen mediciones simultáneas más sensibles del índice refractivo, del coeficiente de absorción y del espesor de capas muy finas con posibles aplicaciones en la industria de los semiconductores.

Por otra parte, mediante el uso de técnicas tradicionales como la tomografía y las imágenes por mapa de velocidades, se analizaron los mecanismos de fotólisis del bromometano y otras moléculas dentro y fuera de los grupos moleculares. Los resultados se han descrito en una serie de artículos para revistas científicas de prestigio.

Los estudios del proyecto GPSDI, llevados a cabo en colaboración con pioneros de España, Estados Unidos, Francia, Islandia y Países Bajos, han abierto una nueva ventana hacia el mundo microscópico. Cuando la comunidad científica analiza una cuestión partiendo de cero, surge la oportunidad de ver las cosas a través de un prisma nuevo.