Investigadores del ICFO de Barcelona generan "el pulso de luz más corto jamás creado"

Identificar los elementos mediante su particular huella atómica y seguir el movimiento de los electrones en tiempo real figuran entre las nuevas capacidades que permite un reciente avance alcanzado por científicos en Barcelona. Esta posibilidad se materializó gracias a la generación de un pulso aislado de rayos X blandos de 19,2 attosegundos, una escala temporal inferior incluso al tiempo requerido por un electrón para orbitar el núcleo de un átomo de hidrógeno. Así lo comunicó el Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Castelldefels, Barcelona, que presentó esta innovación en la revista ‘Ultrafast Science’. Según informó el propio ICFO este miércoles en un comunicado institucional, este logro marca un nuevo récord en la producción de destellos de luz, situándose como el pulso más breve conseguido hasta la fecha y permitiendo acceso directo a escalas temporales antes inexploradas dentro de la materia y los procesos biológicos.

El equipo del ICFO destacó que su tecnología abre nuevas posibilidades para observar dinámicas moleculares y atómicas con una nitidez temporal sin precedentes. De acuerdo con el comunicado, estos pulsos ultrarrápidos posibilitan el examen de reorganizaciones electrónicas que se presentan en las reacciones químicas y en las transiciones de fase de materiales, procesos señalados como esenciales para comprender mecanismos en campos como la energía fotovoltaica, la catálisis y la física de materiales complejos. El medio detalló que, gracias a esta innovación, la comunidad científica cuenta con una herramienta capaz de medir fenómenos a escala de attosegundos, frontera hasta ahora inaccesible mediante otras técnicas.

Este avance requirió la integración de desarrollos en ingeniería láser, generación de altos armónicos y metrología específica para escalas temporales del orden de los attosegundos. Según reportó el ICFO, la producción y la medición precisa de estos pulsos resultó del esfuerzo de equipos multidisciplinarios que trabajaron tanto en la manipulación de la fuente láser como en métodos de detección ultrarrápidos. La interacción entre impulsos láser de alta intensidad y materia posibilitó la aparición de este espectro de rayos X blandos, tecnología en la que se fundamenta el logro presentado.

Jens Biegert, uno de los investigadores y coautor del estudio, afirmó que esta técnica permitirá avanzar en áreas como la física, la química, la biología y la ciencia cuántica, dado que ahora es posible observar directamente transformaciones fundamentales que sustentan el funcionamiento de dispositivos cuánticos y materiales emergentes. El ICFO indicó que estudiar la reorganización de electrones en torno a átomos concretos resulta fundamental para entender la eficiencia de materiales empleados en almacenamiento y conversión de energía, así como la dinámica en sistemas biológicos complejos.

Según publicó el instituto catalán, la generación de pulsos de luz en la región de los rayos X blandos proporciona una resolución suficiente para distinguir elementos y rastrear la trayectoria electrónica en entornos donde la velocidad de respuesta determina las propiedades del material. El avance descrito representa, según expresó el ICFO, una ampliación de las capacidades experimentales, ya que por primera vez investigadores podrán registrar en tiempo real eventos en el dominio subatómico y molecular.

El comunicado institucional del ICFO enfatizó que esta innovación abre rutas para explorar mezclas atómicas y moleculares con un nivel de detalle que permanecía fuera del alcance de la instrumentación previa y que la identificación de elementos junto con el seguimiento de los movimientos electrónicos podrán incidir en disciplinas científicas básicas y aplicadas. El centro remarcó que la obtención de destellos tan breves permite registrar directamentes los instantes específicos en los que los electrones reorganizan su distribución, un fenómeno con impacto en la comprensión y mejora de tecnologías relacionadas con la eficiencia energética y el desarrollo de nuevos materiales.

Al describir la metodología empleada, el ICFO explicó que la combinación de ingeniería láser avanzada y técnicas de medición ultrarrápida fue clave para alcanzar la precisión temporal requerida en este tipo de experimentos. Esta colaboración entre distintas especialidades científicas permitió superar los límites convencionales de resolución temporal.

El instituto concluyó en su nota informativa que, al facilitar un estudio directo de procesos básicos de la materia, la técnica desarrollada representa un paso hacia una descripción más precisa del comportamiento atómico y molecular, aspecto con potencial incidencia en el diseño de tecnologías futuras y la optimización de materiales con aplicaciones en múltiples sectores industriales y científicos.