Africa-Press – Djibouti. Un nouveau cap vient d’être franchi dans l’exploration du monde subatomique avec la génération du flash de lumière le plus bref jamais produit: seulement 19,2 attosecondes, soit 19,2 × 10−18 secondes. Ce record, décrit dans la revue Ultrafast Science, a été réalisé par une équipe de l’Institut des sciences photoniques (ICFO), à Barcelone. Il éclaire littéralement le mouvement des électrons, ces particules élémentaires au cœur des réactions chimiques.
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À cette échelle de temps extrême, la lumière agit comme une caméra ultrarapide, capable de figer le mouvement des électrons dans les atomes et les molécules. Des processus jusqu’ici considérés comme insaisissables deviennent accessibles, comme l’organisation des électrons autour d’un atome au tout début d’une réaction chimique. L’astuce? Une technique de pointe appelée génération d’harmoniques élevées (HHG), dont les bases physiques ont été posées dans les années 1990 par Anne L’Huillier, prix Nobel de physique 2023.
Cette technique consiste à envoyer des impulsions laser infrarouges extrêmement intenses dans un gaz. Sous l’effet de ce champ lumineux violent, les électrons des atomes sont arrachés puis ramenés vers leur atome d’origine. À chaque retour, ils réémettent une lumière beaucoup plus énergétique que celle du laser initial. La superposition de ces émissions successives donne naissance à des éclairs de lumière extrêmement brefs, dans le domaine des rayons X dits « mous ».
Ces rayons X occupent une bande d’énergie particulièrement recherchée, car elle est sensible au carbone, à l’azote et à l’oxygène, les éléments clés de la chimie du vivant et de nombreux matériaux. Surtout, dans cette gamme d’énergie, l’eau devient relativement transparente: un atout majeur pour observer des systèmes biologiques ou chimiques dans des conditions proches du réel, sans que le signal soit étouffé par le milieu aqueux.
Comment un électron quitte un atome?
Grâce à cette percée, des questions fondamentales peuvent être abordées avec un degré de détail sans précédent. Comment un électron quitte-t-il un atome au tout début d’une réaction chimique? Comment l’énergie est-elle transférée entre différentes zones d’un matériau? « Cette nouvelle capacité ouvre la voie à des percées en physique, en chimie, en biologie et en science des matériaux, en permettant l’observation directe de processus à la base du photovoltaïque, de la catalyse ou des dispositifs quantiques », résume le physicien Jens Biegert, auteur principal de la publication, dans un communiqué.
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