Estudio cuántico de la activación inicial inducida por láser de la conversión de grafito a diamante

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Química Física es la química física.
• Espectroscopia ultrarrápida Espectroscopia ultrarrápida.

Sus antecedentes:

• Las transformaciones estructurales inducidas por láser en el grafito no se comprenden completamente.
• La espectroscopia de pérdida de energía de electrones (FEELS) con resolución de femtosegundos ofrece información sobre la dinámica ultrarrápida.

Objetivo del estudio:

• Para investigar los cambios estructurales y electrónicos ultrarrápidos en el grafito tras la irradiación láser.
• Para aclarar el papel de la dinámica cuántica en las transiciones de fase inducidas por láser.

Principales métodos:

• Se empleó espectroscopia de pérdida de energía de electrones (FEELS) con resolución de femtosegundos.
• Se realizaron cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) con un propagador cuántico.

Principales resultados:

• La excitación láser indujo una transición de la hibridación sp(2) a la sp(3) en el grafito.
• La expansión de la densidad de carga ultrarrápida entre las capas de grafito se produjo dentro de ~ 10 fs.
• Los cambios estructurales observados alcanzaron su punto máximo alrededor de 180 fs, cerca de la resolución temporal de la técnica.

Conclusiones:

• La dinámica cuántica de los paquetes de ondas electrónicas gobierna el reordenamiento estructural inducido por láser en el grafito.
• El estudio revela distintos regímenes de transformaciones inducidas por láser, potencialmente relacionados con la ablación o la fusión.
• El modelo demuestra el potencial para estudiar la densidad de carga dinámica y la formación de enlaces químicos.