Un innovador estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences podría revolucionar la forma en que los científicos exploran los cambios ultrarrápidos en los materiales y las propiedades resultantes. La Dra. Leora Dresselhaus-Marais, profesora asistente en Stanford y SLAC (Stanford Linear Accelerator Center), es una de las investigadoras destacadas detrás de este avance.
La investigación se centra en cómo la estructura atómica de los materiales cristalinos influye en sus propiedades y aplicaciones. Los defectos cristalinos y las distorsiones a escala atómica son factores clave para comprender por qué algunos materiales se fortalecen o debilitan en respuesta a fuerzas similares. A pesar de los avances en el control de defectos en la fabricación de semiconductores y otros campos, rara vez se han podido obtener imágenes en tiempo real de esta dinámica a escalas relevantes.
En esta investigación, el equipo generó ondas sonoras en un cristal de diamante y utilizó un novedoso microscopio de rayos X que desarrollaron para capturar imágenes de las sutiles distorsiones dentro de la red cristalina. Esto se logró en las escalas de tiempo en las que ocurren naturalmente las vibraciones a escala atómica, aprovechando la avanzada tecnología de pulsos ultrarrápidos y ultrabrillantes de la Fuente de Luz Coherente Linac (LCLS) de SLAC.
Una lente de rayos X especial permitió enfocarse en las distorsiones de la estructura cristalina causadas por las ondas sonoras y los defectos. Esto proporcionó una visión única de cómo la energía luminosa de un láser ultrarrápido se convierte en calor a través de reflexiones sucesivas de las ondas sonoras en la superficie del cristal.
Este avance tiene importantes implicaciones en diversas disciplinas, desde la ciencia de los materiales hasta la física, geología y manufactura. Al comprender los cambios a nivel atómico que conducen a eventos observables en los materiales, los científicos pueden obtener una comprensión más profunda de las transformaciones, la propagación del calor y las reacciones químicas, accediendo a 13 nuevos órdenes de magnitud en las escalas de tiempo.
La Dra. Dresselhaus-Marais destacó la capacidad de esta nueva herramienta para estudiar eventos raros causados por defectos y distorsiones atómicas, lo que permitirá comprender mejor las transformaciones macroscópicas en los materiales y buscar eventos raros en sus escalas de tiempo nativas. Este descubrimiento promete un avance significativo en la investigación de cambios ultrarrápidos en materiales sin causar daños en ellos.
