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Acumulación de mezcla de cuatro ondas en el núcleo localizado en el espectro de rayos X de especies químicas

Carles Serrat del grupo de investigación en Dinámica No Lineal, Óptica No Lineal y Láseres (DONLL) del departamento de Física de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ha publicado sus últimos resultados en la Revista de Química Física Cartas sobre la aplicación de técnicas no lineales en producir eficientemente el espectro de rayos X de especies químicas
Acumulación de mezcla de cuatro ondas en el núcleo localizado en el espectro de rayos X de especies químicas
La insensibilidad de fase en la mezcla de cuatro ondas ω-3ω implica la desaparición de la ruta cuántica {3ω, ω, ω} y, en consecuencia, la cancelación de la interferencia de las rutas

La espectroscopia de absorción de rayos X (XAS) es una sonda específica de elemento del entorno estructural local de una molécula. Los espectros de rayos X incluyen estructuras finas de absorción de rayos X extendidas (EXAFS), que brindan información sobre las longitudes de los enlaces, y la absorción de rayos X cerca de las estructuras de borde (XANES), que brindan información sobre la geometría atómica y el estado de oxidación. Los espectros de rayos X obtenidos en XAS proporcionan una huella digital única del estado de una molécula en particular. El avance de los pulsos de rayos X ultrabrillantes de femtosegundos proporcionados, por ejemplo, por los láseres de rayos X de electrones libres (FEL), abre las capacidades para observar directamente los cambios estructurales y los movimientos atómicos durante las reacciones químicas y bioquímicas o los procesos físicos, en sus escalas de tiempo espaciales y temporales naturales .

Explotamos las características de fase aleatoria de los trenes producidos en fuentes de rayos X y proponemos una técnica no lineal coherente de núcleo para producir de manera eficiente radiación de rayos X seleccionada espectralmente en la posición específica de una molécula objetivo. En régimen intenso, nuestro método supone una nueva herramienta valiosa en el marco de las espectroscopias de rayos X, con potencial para aplicaciones en biología, química, medicina y ciencias de los materiales. En dosis bajas, utilizando rayos X duros como en imágenes médicas, nuestro enfoque se adapta bien a una gran cantidad de aplicaciones médicas, ya que un láser bien afinado puede excitar y detectar selectivamente o cancelar el efecto de moléculas específicas en patógenos como como virus, bacterias o células cancerosas.

Los resultados se han publicado recientemente en el artículo titulado: Localized Core Four-Wave Mixing Buildup in the X-ray Spectrum of Chemical Species en el Journal of Physical Chemistry LettersLa referencia del artículo es:

C. Serrat, "Localized Core Four-Wave Mixing Buildup in the X-ray Spectrum of Chemical Species", J. Phys. Chem. Lett. 12, 1093−1097 (2021).

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