- Los investigadores utilizaron dos pulsos de 1 y 1,2 keV separados hasta 750 femtosegundos y registraron simultáneamente sus patrones en un único detector.
- El método permite reconstruir por separado ambos estados y estudiar cambios ultrarrápidos en objetos nanométricos sin asumir previamente su estructura concreta.
Observar cómo una nanopartícula cambia durante una fracción diminuta de segundo plantea un problema semejante al de fotografiar un movimiento extremadamente rápido, pero a una escala donde las cámaras convencionales no sirven. Investigadores han demostrado ahora una técnica que utiliza dos pulsos de rayos X de distinta energía para registrar dos estados separados por hasta 750 femtosegundos y después recuperar cada imagen a partir de una misma exposición.
El experimento utilizó pulsos de un láser de electrones libres de rayos X con energías de 1 y 1,2 keV. Ambos alcanzaban gotas nanométricas de helio y producían patrones de difracción que quedaban superpuestos sobre el mismo detector. La principal dificultad consistía precisamente en separar posteriormente qué parte de cada píxel correspondía al primer pulso y cuál al segundo.
Los investigadores aprovecharon la elevada resolución energética del detector y desarrollaron un método de reconocimiento de patrones que analiza los recuentos individuales de fotones. De esta manera pudieron reconstruir por separado los dos patrones sin depender de un modelo previo de la forma concreta del objeto. La geometría aproximadamente esférica de las gotas de helio permitió después comprobar que la separación producía resultados físicamente coherentes.
La escala temporal es especialmente importante. Un femtosegundo equivale a una milbillonésima de segundo, y muchos cambios moleculares, electrónicos y estructurales suceden dentro de ese intervalo. Comparar dos estados tan próximos permite estudiar transformaciones que quedarían completamente desenfocadas mediante instrumentos convencionales.
El trabajo es una demostración metodológica y no una nueva cámara destinada a laboratorios ordinarios. Requiere una fuente avanzada de rayos X y detectores capaces de distinguir energías de fotones con gran precisión. Su posible aplicación está en instalaciones donde ya se investigan materiales, moléculas y nanoestructuras mediante pulsos ultracortos.
La ventaja futura sería poder seguir procesos estructurales rápidos con una técnica semejante a tomar dos fotogramas consecutivos de una película, pero en escalas atómicas y femtosegundos. El método necesitará ahora probarse sobre sistemas más complejos donde las formas cambian de maneras menos predecibles que las gotas utilizadas para validar el experimento.
