La difracción de electrones ultrarrápida (UED) es un método experimental de bomba-sonda basado en la combinación de espectroscopia óptica de bomba-sonda y difracción de electrones.. UED proporciona información sobre los cambios dinámicos de la estructura de los materiales. En la técnica UED, un pulso óptico de láser de femtosegundo (fs) excita (bombea) una muestra a un estado excitado, generalmente de no equilibrio. El pulso de la bomba puede inducir transiciones químicas, electrónicas o estructurales. Después de un intervalo de tiempo finito, un pulso de electrones fs incide sobre la muestra. El pulso de electrones sufre difracción como resultado de interactuar con la muestra. La señal de difracción es, posteriormente, detectada por un instrumento de conteo de electrones como una cámara CCD. Específicamente, después de que el pulso de electrones se difracta de la muestra, los electrones dispersos formarán un patrón de difracción (imagen) en una cámara CCD. Este patrón contiene información estructural sobre la muestra. Al ajustar la diferencia de tiempo entre la llegada (a la muestra) de los haces de la bomba y la sonda, se puede obtener una serie de patrones de difracción en función de las diversas diferencias de tiempo. La serie de datos de difracción se puede concatenar para producir una imagen en movimiento de los cambios que ocurrieron en los datos. UED puede proporcionar una gran cantidad de dinámica en portadores de carga, átomos y moléculas.
Producción de pulsos de electrones Los pulsos de electrones se producen mediante el proceso de fotoemisión en el que un pulso óptico fs se dirige hacia un fotocátodo . Si el pulso de láser incidente tiene una energía adecuada, los electrones serán expulsados del fotocátodo a través de un proceso conocido como fotoemisión.
Compresión de pulsos de electrones Generalmente, se utilizan dos métodos para comprimir pulsos de electrones con el fin de superar la expansión del ancho de pulso debido a la repulsión de Coulomb. La generación de haces de electrones ultracortos de alto flujo ha sido relativamente sencillo, pero la duración del pulso por debajo de un picosegundo resultó extremadamente difícil debido a los efectos de la carga espacial. Las interacciones de carga espacial aumentan en severidad con la carga del grupo y actúan rápidamente para ampliar la duración del pulso, lo que ha resultado en una compensación aparentemente inevitable entre la señal (carga del grupo) y la resolución temporal en los experimentos de difracción ultrarrápida de electrones (UED). La compresión de radiofrecuencia (RF) ha surgido como un método líder para reducir la expansión del pulso en los experimentos de UED.
Fuentes
- Srinivasan, Ramesh; Lobastov, Vladimir A .; Ruan, Chong-Yu; Zewail, Ahmed H. (2003). "Difracción de electrones ultrarrápida (UED): un nuevo desarrollo para la determinación 4D de estructuras moleculares transitorias". Helvetica Chimica Acta . 86 (6): 1761. doi : 10.1002 / hlca.200390147 .
- Sciani, Germain; Miller, RJ Dewayne (2011). "Difracción de electrones de femtosegundos: presagia la era de la dinámica resuelta atómicamente". Informes sobre avances en física . 74 : 096101. doi : 10.1088 / 0034-4885 / 74/9/096101 .
- Chatelain, Robert P .; Morrison, Vance R .; Dios mío, Chris; Siwick, Bradley J. (2012). "Difracción de electrones ultrarrápida con pulsos de electrones comprimidos de radiofrecuencia". Letras de Física Aplicada . 101 (8): 081901. doi : 10.1063 / 1.4747155 .