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Updated: Mar 15, 2026

$Measurements of Long-range Electronic Correlations During Femtosecond Diffraction Experiments Performed on Nanocrystals of Buckminsterfullerene$

Measurements of Long-range Electronic Correlations During Femtosecond Diffraction Experiments Performed on Nanocrystals of Buckminsterfullerene

Published on: August 22, 2017

Aceleración electrónica de los movimientos atómicos y desordenamiento en bismuto

Germán Sciaini¹, Maher Harb, Sergei G Kruglik

¹Institute for Optical Sciences and Departments of Chemistry and Physics, University of Toronto, 80 St George Street, Toronto, Ontario M5S 3H6, Canada.

|March 6, 2009

Resumen

La difracción ultrarrápida de electrones revela que la fusión inducida por láser en el bismuto ocurre en 190 femtosegundos. Esta rápida transición de fase sólida a líquida es impulsada por la aceleración electrónica de los movimientos atómicos a lo largo de la red.

Área de la Ciencia:

Física de la materia condensada Física de la materia condensada
Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
Espectroscopia ultrarrápida Espectroscopia ultrarrápida.

Sus antecedentes:

Los rayos X y la difracción de electrones de ultra alta resolución de tiempo permiten el mapeo a nivel atómico de los cambios estructurales inducidos por láser en los sólidos.
Estudios previos sobre aluminio y semiconductores muestran mecanismos de fusión distintos (térmicos vs no térmicos) basados en las propiedades del material y la excitación.
Los sistemas distorsionados por Peierls como el bismuto exhiben dinámicas de celosía únicas, pero su respuesta de fusión inducida por láser permaneció sin investigar.

Objetivo del estudio:

Para investigar la dinámica estructural del bismuto cristalino durante la fusión inducida por láser utilizando difracción de electrones de femtosegundo.
Para determinar la escala de tiempo y el mecanismo de la transición de fase en el bismuto bajo fuerte excitación óptica.
Para explorar la influencia de la intensidad de excitación en la dinámica de fusión del bismuto.

Principales métodos:

Se empleó difracción de electrones de femtosegundos para sondear los cambios estructurales en el bismuto cristalino.
Se utilizaron diferentes intensidades de excitación láser para inducir la fusión.
Las configuraciones atómicas y la dinámica de la red fueron analizadas a una resolución de femtosegundos.

Principales resultados:

Se observó que la fusión inducida por láser en bismuto ocurría en 190 femtosegundos a altas intensidades de excitación.
Se encontró que la dinámica de fusión era fuertemente dependiente de la intensidad de excitación.
La fusión se produjo dentro de la mitad del período del modo de celosía A(1g) no perturbado, lo que indica una transición excepcionalmente rápida.

Conclusiones:

El rápido derretimiento del bismuto se atribuye a las modificaciones inducidas por láser de la superficie de energía potencial de la red.
La fuerte aceleración de los átomos a lo largo de la dirección longitudinal de la red y el acoplamiento a modos transversales inestables facilitan la rápida transición de fase.
Los movimientos atómicos en el bismuto pueden acelerarse electrónicamente, permitiendo transiciones de fase sólida a líquida en una escala de tiempo subvibracional.

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