Científicos del Instituto Fritz Haber de la Sociedad Max Planck y colaboradores internacionales aseguran haber reconstruido una «película» en tiempo real de átomos moviéndose durante hasta un picosegundo antes de un evento de desintegración mediada por transferencia de electrones (ETMD), lo que demuestra que el movimiento y la geometría nucleares pueden influir significativamente en el momento en que ocurre la desintegración y en lo que esta produce.
Científicos del Instituto Fritz Haber de la Sociedad Max Planck y colaboradores internacionales han reconstruido átomos en movimiento justo antes de un proceso provocado por radiación conocido como desintegración mediada por transferencia de electrones (ETMD), utilizando un modelo simple de un átomo de neón débilmente unido a dos átomos de kriptón (el trímero NeKr2). (sciencedaily.com)
En la ETMD, un átomo inicialmente excitado se relaja al tomar un electrón de un vecino cercano, mientras que la energía liberada ioniza a un tercer átomo próximo, produciendo un electrón de baja energía. El equipo estudió la dinámica ionizando el núcleo de neón con rayos X blandos y siguiendo luego la evolución del sistema durante hasta un picosegundo —un intervalo inusualmente largo en escalas de tiempo atómicas— antes de que ocurriera la desintegración. (sciencedaily.com)
Para ello, los investigadores utilizaron un microscopio de reacción COLTRIMS en el sincrotrón BESSY II de Berlín y en el PETRA III de Hamburgo. Combinaron las mediciones con simulaciones ab initio que rastrearon miles de posibles trayectorias nucleares, lo que les permitió reconstruir la geometría atómica en el momento en que tuvo lugar la ETMD y estimar cómo variaba la probabilidad de desintegración a lo largo de diferentes rutas. (sciencedaily.com)
La «película» reconstruida reveló que los átomos no permanecieron congelados en una sola disposición. En cambio, el trímero exhibió un pronunciado movimiento similar al deambular que reconfiguraba continuamente la geometría, lo cual a su vez influyó tanto en el momento como en el resultado del proceso de ETMD. (sciencedaily.com)
«Podemos ver literalmente cómo se mueven los átomos antes de que ocurra la desintegración», afirmó Florian Trinter, uno de los autores principales, en un comunicado. «La desintegración no es solo un proceso electrónico; está dirigida por el movimiento nuclear de una manera muy directa e intuitiva». (sciencedaily.com)
El estudio informa que diferentes geometrías predominan en diferentes momentos. Poco después de la ionización, la desintegración ocurre cerca de la geometría del estado fundamental; en tiempos intermedios, un átomo de kriptón se acerca al neón mientras el otro se aleja, una configuración favorable para la donación de electrones y la transferencia de energía a larga distancia; y en momentos posteriores, los átomos exploran configuraciones casi lineales y altamente distorsionadas, consistentes con un movimiento oscilante similar al deambular. Los autores señalan que esta reconfiguración puede hacer que la tasa de desintegración sea fuertemente dependiente del tiempo, variando casi un orden de magnitud según la geometría. (phys.org)
«Los átomos exploran grandes regiones del espacio de configuración antes de que la desintegración finalmente tenga lugar», dijo el autor sénior Till Jahnke. «Esto demuestra que el movimiento nuclear no es una corrección menor, sino que controla fundamentalmente la eficiencia de la desintegración electrónica no local». (sciencedaily.com)
La ETMD ha atraído la atención en la química de radiación porque puede generar eficientemente electrones de baja energía, los cuales, según se entiende ampliamente, contribuyen al daño químico en líquidos y materia biológica. Los investigadores afirmaron que determinar cómo depende la ETMD de la estructura y el movimiento podría ayudar a refinar modelos de efectos de radiación en agua y entornos biomoleculares, además de facilitar la interpretación de experimentos ultrarrápidos con rayos X. (sciencedaily.com)
Los resultados fueron publicados en el Journal of the American Chemical Society en un artículo titulado “Tracking the Complex Dynamics of Electron-Transfer-Mediated Decay in Real Space and Time” (Rastreo de la dinámica compleja de la desintegración mediada por transferencia de electrones en el espacio y tiempo reales). (sciencedaily.com)
