Una vista a nivel atómico de la fusión utilizando la difracción de electrones de femtosegundo

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Física de la materia condensada Física de la materia condensada
• Química Física es la química física.

Sus antecedentes:

• Comprender las transiciones de fase ultrarrápidas es crucial para la ciencia de los materiales.
• La fusión inducida por láser proporciona una vía para estudiar la dinámica sólido-líquido.
• A menudo es difícil obtener información a nivel atómico sobre la dinámica de la fusión.

Objetivo del estudio:

• Investigar la evolución estructural del aluminio durante una transición de fase sólido-líquido inducida por láser ultrarrápida.
• Para capturar en tiempo real la dinámica atómica durante la fusión en la escala de tiempo de picosegundos.
• Para proporcionar una descripción a nivel atómico del proceso de fusión bajo condiciones fuertemente impulsadas.

Principales métodos:

• Se utilizaron pulsos de electrones de 600 femtosegundos para la exploración.
• Empleó difracción de electrones con resolución temporal para observar cambios estructurales.
• Se midió la función de correlación de pares dependientes del tiempo para rastrear el orden atómico.

Principales resultados:

• Se observó la pérdida del orden cristalino de largo alcance y la aparición de la estructura líquida.
• Documentó la transición sólido-líquido que ocurre dentro de 3,5 picosegundos.
• Capturó la evolución de las correlaciones atómicas de los estados sólidos a los líquidos.

Conclusiones:

• La dinámica de fusión del aluminio bajo un fuerte accionamiento láser se entiende mejor como una transición de fase térmica.
• Proporcionó detalles sin precedentes a nivel atómico del proceso de fusión.
• Demostró la capacidad de los pulsos de electrones de femtosegundo para estudiar las transformaciones de materiales ultrarrápidos.