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Ultrafast Dynamics using ATTosecond and XUV Free Electron Laser Sources

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Filmaciones de moléculas en movimiento

Un proyecto financiado por la UE ha creado una red de trabajo dedicada a la generación de impulsos de attosegundos y femtosegundos para captar imágenes de moléculas emisoras de radiación ultravioleta extrema (XUV).

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La generación de armónicos altos —requisito previo de la attofísica— y los láseres de electrones libres (FEL) que emiten impulsos de luz del orden de los femtosegundos son herramientas fundamentales para investigar la dinámica del microcosmos. El proyecto «Ultrafast dynamics using attosecond and XUV free electron laser sources» (ATTOFEL), financiado por la UE, se ha puesto en marcha para establecer una investigación colaborativa en estos dos campos. Fomentar la colaboración y formar a científicos jóvenes ha conducido a avances importantísimos en la comprensión del papel que la dinámica de los electrones ultrarrápidos desempeña en la física atómica, la física molecular y la ciencia de los materiales. El intercambio de conocimientos durante una serie de reuniones del proyecto ha generado nuevas oportunidades de creación de redes en el seno de la comunidad científica al nivel más amplio. Ello se ha visto reflejado en el elevado número de proyectos de investigación colaborativa y en las correspondientes publicaciones. El trabajo experimental ha incluido el diseño de un montaje que permite el alineamiento molecular inducido por láser, la generación de radiación XUV y una cuidadosa caracterización espectroscópica. Con excepción de las moléculas alineadas, los participantes en el proyecto han sondeado la dinámica ultrarrápida de las recolisiones electrón-ion, así como la dinámica electrónica del nitrógeno, el dióxido de carbono y el etileno. Se han diseñado herramientas novedosas para observar los movimientos electrónicos a escalas de femtosegundos y attosegundos. Utilizando impulsos de attosegundos, los investigadores han medido la migración de cargas ultrarrápidas en un bloque de construcción biomolecular. Otros experimentos se han centrado en una serie de hidrocarburos aromáticos policíclicos. La captación de imágenes por difracción coherente ha permitido a los investigadores conseguir retratos de objetos tridimensionales nanométricos en un anillo de dispersión magnética. La aplicación del control y conformado por ionización a los impulsos de pocos ciclos ópticos ha permitido aumentar en varios órdenes de magnitud la intensidad de los impulsos de attosegundos aislados. Sobre la base del oscilador láser de alta potencia estabilizado en la fase envolvente-portadora (CEP), desarrollado recientemente, los participantes en el proyecto han logrado avanzar a pasos agigantados en la precisión y fiabilidad a largo plazo de la CEP en los impulsos láser amplificados. También se han propuesto y probado mecanismos más eficientes para la generación de armónicos altos. Las actividades del proyecto han contribuido a reforzar la posición europea en la investigación del attosegundo y los FEL. El intercambio de conocimientos y experiencia en esos campos ha generado importantes beneficios para todos los participantes en el proyecto. Además, los participantes industriales han podido comercializar tecnologías novedosas en un plazo muy breve.

Palabras clave

Ultravioleta extremo, generación de armónicos altos, láseres de electrones libres, dinámica ultrarrápida, attosegundo

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