El efecto "galería de susurros" controla los rayos de electrones con la luz
La luz puede añadir funcionalidad a la microscopía electrónica
Cuando se habla en voz baja en una de las galerías de la catedral de San Pablo, el sonido corre tan fácilmente alrededor de la cúpula que los visitantes en cualquier lugar de su circunferencia pueden oírlo. Este sorprendente fenómeno ha sido denominado el efecto de "galería susurrante", y sus variantes aparecen en muchos escenarios donde una onda puede viajar casi perfectamente alrededor de una estructura. Los investigadores de la Universidad de Göttingen han aprovechado ahora el efecto para controlar el rayo de un microscopio electrónico por medio de la luz.
La visión del artista de los electrones individuales interactuando con un modo de galería de susurros ópticos mientras circula una esfera de sílice. La coincidencia entre las velocidades del electrón y la onda de luz que está montando cambia el estado cuántico del electrón, ilustrado como un halo más amplio.
Dr. Murat Sivis
En sus experimentos, el equipo del Dr. Ofer Kfir y el Profesor Claus Ropers iluminaron pequeñas esferas de vidrio con un láser, atrapando la luz en el llamado "modo de galería de susurros ópticos". Similar al ejemplo de la acústica, la onda de luz viaja por estas esferas casi sin amortiguar. En su microscopio electrónico, los investigadores pasaron un rayo de electrones cerca del borde de la esfera. Midiendo la distribución de las velocidades de los electrones, descubrieron que los electrones y el campo de luz habían intercambiado grandes cantidades de energía.
Según el primer autor Kfir, la fuerza de la interacción surge de dos contribuciones: "Primero, el efecto de galería susurrante nos permite almacenar luz y usar el tiempo para construir una ola más fuerte. Segundo, los electrones corren a la misma velocidad que la onda de luz en la esfera de vidrio". Él lo explica: "Piensa en un surfista que iguale la velocidad de la ola para utilizar mejor su energía". En el estudio, los físicos observaron que los electrones individuales habían recogido o regalado la energía de cientos de fotones, las partículas elementales del campo de luz.
Además del interés fundamental en este fenómeno, los investigadores creen que sus hallazgos tienen una considerable relevancia futura. "Investigamos formas en que la luz puede añadir funcionalidad a la microscopía electrónica", dice Ropers de la Facultad de Física, líder del equipo y Director del Instituto Max Planck de Química Biofísica. "Ahora podemos usar la luz para dirigir el haz de electrones en el espacio y el tiempo. Mejorar el acoplamiento de los electrones libres y los fotones puede conducir finalmente a tecnologías cuánticas completamente nuevas para la detección a nanoescala y la microscopía. Estamos seguros de que el presente trabajo es un paso importante en esta dirección".
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