Un impulso laser a infrarossi colpisce una macromolecola di carbonio. Ciò induce una trasformazione strutturale della molecola e rilascia un elettrone nell'ambiente. La diffrazione dell'elettrone indotta dal laser viene utilizzata per visualizzare la trasformazione. Credito:Alexander Gelin
I fisici laser hanno scattato istantanee di come le molecole di carbonio C60 reagiscono a impulsi estremamente brevi di intensa luce infrarossa.
C60 è una molecola di carbonio estremamente ben studiata, che consiste di 60 atomi di carbonio ed è strutturato come un pallone da calcio. La macromolecola è anche conosciuta come buckminsterfullerene (o buckyball), un nome dato in omaggio all'architetto Richard Buckminster Fuller, che ha progettato edifici con forme simili.
I fisici laser hanno ora irradiato buckyball con impulsi laser a femtosecondi a infrarossi (un femtosecondo è un milionesimo di miliardesimo di secondo). Sotto l'influenza della luce intensa, la forma della macromolecola fu cambiata da rotonda ad allungata. I fisici sono stati in grado di osservare questa trasformazione strutturale utilizzando il seguente trucco:Alla sua massima intensità, l'impulso infrarosso ha innescato il rilascio di un elettrone dalla molecola. A causa delle oscillazioni del campo elettromagnetico della luce, l'elettrone è stato prima accelerato lontano e poi riportato verso la molecola, il tutto nell'arco di pochi femtosecondi. Finalmente, l'elettrone si è disperso dalla molecola e l'ha lasciata completamente. Le immagini di questi elettroni diffratti hanno permesso di ricostruire la struttura deformata della molecola.
fullereni, la cui scoperta è stata insignita del Premio Nobel per la Chimica nel 1996, sono stabili, biocompatibile, e mostrare notevole fisico, proprietà chimiche ed elettroniche. "Una comprensione più profonda dell'interazione dei fullereni con gli ultracorti, luce intensa può portare a nuove applicazioni in ultraveloce, elettronica controllata dalla luce, che potrebbe funzionare a velocità di molti ordini di grandezza più veloci dell'elettronica convenzionale, " spiega il professor Matthias Kling.