Física Atômica e Molecular Experimental
alvos × agente ionizante e de excitação
instrumentação
experiência × teoria ?
física básica e multidisciplinar
Física Atômica e Molecular Experimental
Temas
Motivação












Alvo (amostra) : objeto de estudo, e área de interesse
Átomos
Moléculas

Projétil : sonda por interação
Excitação do alvo
Ionização do alvo

Objetivo
Estrutura
Níveis
Cinemática, Distribuições de energia dos estados
Dinâmica

Estado dos alvos
Gás, efusivo, supersônico
Condensado, implantado em matrizes frias
Líquido, sublimação, eletrospray






tipos de interação
massa
carga
canais de reação
energia incidente
energia transferida, temperatura



Parâmetros de interesse e de análise

Instrumentação
técnicas experimentais
arranjos experimentais dedicados



Resultados
Física básica e multidisciplinar
Validação de Modelos teóricos
•
•
•
•
•
•
•
•
Gases nobres (He, Ne, Ar, Kr, Xe)
Metais, elementos de compostos relevantes na bioquímica, astroquímica,
biologia, ecologia, medicina (Li, Zn, Cr, K, As, Fe)
Moléculas diatômicas, (H2, N2, O2, Li2, C2)
Moléculas pequenas, H2O, CO, CO2
Moléculas orgânicas e inorgânicas (MIE, atmosféricas, RNA, DNA, proteínas
c/ Massa: íons leves: elétrons (beta) e íons pesados: protons (massa= 1u, de
várias u) alfa
s/Massa: fótons. Laser, raios-X (moles ou duros), gamma, radiação syncrotron
VUV, UV, lampadas de H, He) fontes radiativas, Co, Cs, Am
s/Carga: fótons e neutro Z=0, c/ Carga vestidos, Z>Ze nus (Z=Ze), positivos e
negativos
•
Interação: partículas carregadas (coulombiana, espalhamento, excitação,
ionização), fótons (ondas, absorção, excitação, fotoelétrico, compton),
estabilidade, formação ou destruição de moléculas, danos por irradiação
•
•
Estrutura atômica, orbitas de valência externa ou interna, orbitais do caroço
Estrutura molecular, orbitais moleculares, de valência ou do caroço
densidade eletrônica
•
Níveis: fundamental, excitados, vibracionais, rotacionais, eletrônicos, ionização,
potenciais dos atómos e moléculas, raios atômicos, interatômicos
Distribuições de energia: térmicas, intrínsicas, (eV) temperaturas (K)
Cinemática, velocidade ou momentum de propagação (longitudinal,transversal),
•
•
•
•
•
Dinâmica do alvo: reação, ionização fragmentação, associação, reaaranjo,
fluorescencia e emissão auger (emissao de fotons e elétrons)
Dinâmica do projétil: ionização direta, captura perda de elétrons pelo projétil,
emissão radioativa, fenômenos de ressonância (espalhamento)
Linguagem para cada tipo de estudo em física atômica e molecular
Física Atômica e Molecular Experimental
Átomos
Moléculas
Física Atômica e Molecular Experimental
Fonte de íons + Acelerador
Linha de feixe = sistema de vacuo + sistema de deteção + sistema de processamento
Sistema de colisão: íon pesado + átomo ou molécula
Física Atômica e Molecular Experimental:
íons leves: elétrons
canhão de elétrons, fonte ou produção de de positrons
Linha de feixe = sistema de vacuo + sistema de deteção + sistema de
processamento + técnica TOF
Sistema de colisão : e- ou e+ + átomo ou molécula
Física Atômica e Molecular Experimental
Física Atômica e Molecular Experimental
fótons
Linha de feixe = sistema de vacuo + sistema de deteção + sistema de processamento +
técnica TOF/MS, XAFS, NEXAFS, XPS
Sistema de colisão : fóton + átomo ou molécula
Lista lateral e superior
Física Atômica e Molecular Experimental
Física Atômica e Molecular Experimental
Física Atômica e Molecular Experimental
Física Atômica e Molecular Experimental
Física Atômica e Molecular Experimental
XRF , PIXE, PIGE
Física Atômica e Molecular Experimental
RBS , RFS, ERDA
Física Atômica e Molecular Experimental
n 1997, it was predicted1 that an electronically excited atom or molecule placed
in a loosely bound chemical system (such as a hydrogen-bonded or van-der-Waalsbonded cluster) could efficiently decay by transferring its excess energy to a
neighbouring species that would then emit a low-energy electron. This intermolecular
Coulombic decay (ICD) process has since been shown to be a common phenomenon 2, 3, 4,
5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, raising questions about its role in DNA damage induced by ionizing
radiation, in which low-energy electrons are known to play an important part13, 14. It was
recently suggested15 that ICD can be triggered efficiently and site-selectively by
resonantly core-exciting a target atom, which then transforms through Auger decay into
an ionic species with sufficiently high excitation energy to permit ICD to occur. Here we
show experimentally that resonant Auger decay can indeed trigger ICD in dimers of both
molecular nitrogen and carbon monoxide. By using ion and electron momentum
spectroscopy to measure simultaneously the charged species created in the resonantAuger-driven ICD cascade, we find that ICD occurs in less time than the 20 femtoseconds
it would take for individual molecules to undergo dissociation. Our experimental
confirmation of this process and its efficiency may trigger renewed efforts to develop
resonant X-ray excitation schemes16, 17 for more localized and targeted cancer radiation
therapy.