O Prêmio Nobel de Física de 2023 foi concedido a três físicos – Pierre Agostini, Ferenc Krausz e Anne L’Huillier – por suas contribuições à observação e compreensão da dinâmica dos elétrons em átomos e moléculas.
A técnica que lhes valeu esse reconhecimento envolve o uso de pulsos de luz extremamente curtos, da ordem de attossegundos, para capturar movimentos ultra-rápidos de elétrons.
Ganhadores do Prêmio Nobel de Física de 2023.
Imagem: Wikimedia Commons.
Dentro da estrutura atômica e molecular, os elétrons se movem em velocidades que desafiam nossa capacidade de observação direta.
A medição precisa desses movimentos tornou-se possível com o desenvolvimento de pulsos de luz ultrarrápidos, semelhantes a flashes de câmera que duram apenas bilionésimos de bilionésimos de segundos (ou attossegundos).
A técnica por trás desse avanço foi inicialmente concebida por Anne L’Huillier nos anos 1980.
Ela observou que a luz laser infravermelha, quando direcionada através de um gás, gera uma variedade de frequências luminosas, conhecida como geração de harmônicos elevados.
Esse efeito resulta da interação entre a luz e os elétrons no gás.
Os comprimentos de onda adicionais gerados, chamados de sobretons e harmônicos, podem ser combinados de maneira específica para criar pulsos de luz extremamente curtos.
Pierre Agostini, atualmente na Universidade Estadual de Ohio, produziu pulsos de 250 attossegundos com essa técnica em 2001, enquanto Ferenc Krausz, do Instituto Max Planck de Óptica Quântica na Alemanha, e sua equipe, conseguiram criar pulsos únicos de 650 attossegundos no mesmo ano.
Hoje, os cientistas podem gerar pulsos ainda mais curtos, com duração de dezenas de attossegundos.
O valor desse avanço vai além da mera curiosidade científica.
A técnica permite a observação dos elétrons dentro de átomos e moléculas, fornecendo informações fundamentais sobre processos como o efeito fotoelétrico e a tunelagem quântica.
Essas descobertas têm implicações significativas em uma variedade de campos, desde a produção de materiais supercondutores em altas temperaturas até aplicações em fotovoltaica, permitindo a conversão de energia luminosa em elétrica.
Além disso, a técnica oferece a capacidade de observar o comportamento das moléculas em tempo real, permitindo a criação de “filmes” que registram o movimento molecular.
Isso tem o potencial de revolucionar a síntese química e o design de materiais, fornecendo insights cruciais sobre como os elétrons interagem durante esses processos.
O reconhecimento desses três físicos com o Prêmio Nobel de Física de 2023 destaca a importância desses avanços para a compreensão fundamental da matéria e seu potencial impacto nas tecnologias do futuro.
Embora a técnica seja complexa em sua implementação, suas implicações são claras: estamos agora em uma posição única para observar e compreender o mundo ultra-rápido dos elétrons, abrindo as portas para uma série de aplicações inovadoras e descobertas científicas ainda mais profundas.
Vídeos
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Referências
HENTSCHEL, Michael et al. Attosecond metrology. Nature, v. 414, n. 6863, p. 509-513, 2001. Disponível em: <link>. Acesso em:3 out 2023.
PAUL, Pierre-Marie et al. Observation of a train of attosecond pulses from high harmonic generation. Science, v. 292, n. 5522, p. 1689-1692, 2001. Disponível em: <link>. Acesso em:3 out 2023.
SCHULTZE, Martin et al. Delay in photoemission. science, v. 328, n. 5986, p. 1658-1662, 2010. Disponível em: <link>. Acesso em:3 out 2023.
Cite-nos
SANTOS, Fábio. Técnica para ver o mundo ultrarrápido dos elétrons ganha Nobel de Física de 2023. Ciência Mundo, out 2023. Disponível em: . Acesso em: 05 maio 2024.
Graduado em Sistemas de Informação pela FEUC-RJ e mestre em Representação de Conhecimento e Raciocínio pela UNIRIO. Fábio é editor e fundador do portal Ciência Mundo. É dedicado à produção de conteúdos relacionados a astronomia, física, arqueologia e inteligência artificial.
