Física Atômica e Molecular Experimental

alvos × agente ionizante e de excitaçãoinstrumentação

experiência × teoria ?

física básica e multidisciplinar

Física Atômica e Molecular ExperimentalTemas 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 ExperimentalÁtomos Moléculas

Física Atômica e Molecular Experimental

Fonte de íons + AceleradorLinha 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 positronsLinha de feixe = sistema de vacuo + sistema de deteção + sistema de

processamento + técnica TOFSistema de colisão : e- ou e+ + átomo ou molécula

Física Atômica e Molecular Experimental

Física Atômica e Molecular Experimental fótonsLinha de feixe = sistema de vacuo + sistema de deteção + sistema de processamento + técnica TOF/MS, XAFS, NEXAFS, XPSSistema de colisão : fóton + átomo ou molécula

Lista lateral e superior

Física Atômica e Molecular Experimental

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Física Atômica e Molecular Experimental

Física Atômica e Molecular ExperimentalXRF , 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-Waals-bonded 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 phenomenon2, 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 resonant-Auger-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.