Cerca nel blog

mercoledì 31 maggio 2017

Un ‘cronometro’ per gli elettroni nella materia

Presso l’Istituto di fotonica e nanotecnologie (Ifn) del Cnr di Milano un gruppo di ricerca internazionale è riuscito per la prima volta a misurare il moto disordinato degli elettroni all’interno di un materiale isolante. 

Lo studio, pubblicato su Nature Physics, potrebbe avere importanti ricadute in ambito radioterapico.

Presso l’Istituto di fotonica e nanotecnologie del Consiglio nazionale delle ricerche (Ifn-Cnr) di Milano un gruppo internazionale di ricercatori è riuscito per la prima volta a misurare in tempo reale il moto disordinato degli elettroni ‘liberi’ che si genera all’interno di un materiale isolante (dielettrico) a seguito dell’interazione con fotoni ad alta energia. 

Lo studio, pubblicato su ‘Nature Physics’ apre importanti prospettive in ambito medico, in particolare per la possibilità di migliorare le tecniche di radioterapia. Il lavoro è stato condotto in collaborazione con ricercatori dell’Ifn-Cnr di Padova, del Politecnico di Milano, del Center for Free-Electron Laser Science (Cfel-Desy) di Amburgo, della Ludwig-Maximilians-Universität e del Max Planck Institute of Quantum Optics (Mpq) di Monaco di Baviera e dell’Università di Rostock.

La tecnica si realizza sulla scala temporale degli ‘attosecondi’ (un attosecondo è pari a un miliardesimo di miliardesimo di secondo): nello studio, infatti, impulsi di luce nell’estremo ultravioletto della durata di poche centinaia di attosecondi sono stati utilizzati per ionizzare nanoparticelle di vetro e ‘attivare’ la dinamica ultraveloce degli elettroni. 

Una volta ionizzati, gli elettroni urtano inevitabilmente con gli atomi del materiale dando origine a un moto completamente disordinato: a seguito di un numero arbitrario di collisioni, gli elettroni vengono poi rilasciati dalla superficie del materiale. 

Quello che i ricercatori sono riusciti per la prima volta a cronometrare -utilizzando una tecnica laser denominata Attosecond Streaking Spectroscopy - è il ritardo accumulato dall’elettrone tra l’istante di ionizzazione e l’istante di ‘uscita’ dalla superficie del materiale dielettrico, pari a 150 attosecondi. Un sofisticato modello teorico, sviluppato dai ricercatori dell’Università di Rostok, è stato infine impiegato per ricondurre il ritardo misurato ad un tempo medio di urto anelastico pari a 370 attosecondi.

“A ogni collisione il cammino che compiono gli elettroni all’interno del materiale si allunga, essi impiegano cioè più tempo ad uscire dalla nanoparticella. La possibilità di misurare il tempo che intercorre tra un urto e il successivo è di cruciale importanza ai fini di ricostruire le proprietà di trasporto di un materiale. Misurare tali proprietà ci può indicare, per esempio, quanto il materiale sia adatto ad essere utilizzato per una futura elettronica ultraveloce guidata da impulsi laser”, spiega la ricercatrice Francesca Calegari (Ifn-Cnr e Cfel-Desy).

Ma la tecnica sviluppata dagli scienziati potrà inoltre trovare importanti applicazioni in ambito medico: il tessuto umano è infatti considerato un materiale dielettrico, spesso modellizzato come ‘acqua solida’. L’interazione di fotoni ad alta energia con il tessuto umano nella radioterapia porta all’inevitabile ionizzazione e generazione di moltissimi elettroni liberi. 

Tali elettroni trasferiscono la loro energia, mediante urti anelastici, alle molecole del tessuto provocandone la distruzione. Uno studio dettagliato dei parametri di urto anelastico è dunque necessario per ottimizzare il trattamento di tumori. 

“I parametri da noi misurati possono essere inseriti in apposite simulazioni per studiare l’ottimizzazione della distruzione di cellule tumorali mediante radioterapia risparmiando il tessuto sano”, conclude la ricercatrice. Il passo successivo sarà quello di sostituire le nanoparticelle di vetro con piccolissime gocce d’acqua, al fine di studiare la propagazione degli elettroni nella sostanza che maggiormente costituisce i tessuti degli organismi viventi.


Roma, 23 maggio  2017



La scheda
Chi:Istituto di fotonica e nanotecnologie (Ifn) del Cnr di Milano
Che cosa: tecnica laser che misura in tempo reale il moto disordinato degli elettroni ‘liberi’ all’interno di un materiale dielettrico. Articolo ‘Attosecond Chronoscopy of Electron Scattering in Dielectric Nanoparticles’ L. Seiffert, Q. Liu, S. Zherebtsov, A. Trabattoni, P. Rupp, M. C. Castrovilli, M. Galli, F. Süßmann, K. Wintersperger, J. Stierle, G. Sansone, L. Poletto, F. Frassetto, I. Halfpap, V. Mondes, C. Graf, E. Rühl, F. Krausz, M. Nisoli, T. Fennel, F. Calegari, M. F. Kling. Nature Physics, Maggio 2017

Disclaimer

Protected by Copyscape


Il CorrieredelWeb.it è un periodico telematico nato sul finire dell’Anno Duemila su iniziativa di Andrea Pietrarota, sociologo della comunicazione, public reporter e giornalista pubblicista, insignito dell’onorificenza del titolo di Cavaliere al merito della Repubblica Italiana.

Il magazine non ha fini di lucro e i contenuti vengono prodotti al di fuori delle tradizionali Industrie dell'Editoria o dell'Intrattenimento, coinvolgendo ogni settore della Società dell'Informazione, fino a giungere agli stessi utilizzatori di Internet, che così divengono contemporaneamente produttori e fruitori delle informazioni diffuse in Rete.

Da qui l’ambizione ad essere una piena espressione dell'Art. 21 della Costituzione Italiana.

Il CorrieredelWeb.it oggi è un allegato della Testata Registrata AlternativaSostenibile.it iscritta al n. 1088 del Registro della Stampa del Tribunale di Lecce il 15/04/2011 (Direttore Responsabile: Andrea Pietrarota).

Tuttavia, non avendo una periodicità predefinita non è da considerarsi un prodotto editoriale ai sensi della legge n.62 del 07/03/2001.

L’autore non ha alcuna responsabilità per quanto riguarda qualità e correttezza dei contenuti inseriti da terze persone, ma si riserva la facoltà di rimuovere prontamente contenuti protetti da copyright o ritenuti offensivi, lesivi o contrari al buon costume.

Le immagini e foto pubblicate sono in larga parte strettamente collegate agli argomenti e alle istituzioni o imprese di cui si scrive.

Alcune fotografie possono provenire da Internet, e quindi essere state valutate di pubblico dominio.

Eventuali detentori di diritti d'autore non avranno che da segnalarlo via email alla redazione, che provvederà all'immediata rimozione oppure alla citazione della fonte, a seconda di quanto richiesto.

Per contattare la redazione basta scrivere un messaggio nell'apposito modulo di contatto, posizionato in fondo a questa pagina.

Modulo di contatto

Nome

Email *

Messaggio *

Follow by Email