Pesquisadores da ASU usam diamantes para energia elétrica

Nota do editor: Esta é a quarta parte de uma série de cinco partes que traça o perfil dos pesquisadores que trabalham no compacto laser de elétrons livres de raios-X da ASU. Leia as outras partes: Perguntas e respostas com Regents Professor Petra Fromme, CXFEL Labs Chief Scientist William Graves, CXFEL Labs Director ;Robert Kaindl e CXFEL Chief Engineer Mark Holl.

Como estudante de graduação, Sam Teitelbaum via a física de forma muito restrita. Professor assistente Sam Teitelbaum Baixar imagem completa

"Agora percebo que a física é uma ferramenta que você pode levar para qualquer lugar, uma mentalidade que você pode usar para abordar muitos problemas diferentes", diz ele.

Teitelbaum traz essa abordagem para seu trabalho construindo equipamentos compactos de raios X no Biodesign Institute da Arizona State University. Professor assistente do Departamento de Física e membro-chave do Biodesign Center for Applied Structural Discovery, Teitelbaum está ajudando a orientar o projeto do compacto laser de elétrons livres de raios-X, ou CXFEL.

Nesta sessão de perguntas e respostas, Teitelbaum relata suas influências e paixões, sua jornada para a ASU e como algumas de suas grandes questões sobre física como estudante de graduação estão fechando o círculo com o CXFEL.

Pergunta: Qual é a sua função no CXFEL Labs?

Responder: Formalmente, sou responsável pelo design das aplicações de materiais quânticos na proposta do CXFEL. Também sou responsável por um subconjunto dos sistemas de laser CXFEL, especificamente a geometria de ultrapassagem.

Informalmente, estou disponível como um experimentalista que gosta de solucionar problemas. Isso significa que, no dia-a-dia, geralmente estou nos Laboratórios CXFEL ajudando os alunos a trabalhar nos lasers ou construindo os instrumentos, e apenas estando por perto para ajudar. Há uma atração gravitacional em estar nos laboratórios. Existem tantos instrumentos e, ao contrário de um grande laboratório nacional, você pode trabalhar com todos eles e ensinar os alunos a usá-los. É um lugar muito divertido de se estar.

P: Que conhecimento você traz para a equipe?

A: Minha pesquisa usa coisas como lasers de elétrons livres, lasers de mesa e síncrotrons para entender como os materiais se transformam. Pegue a água, por exemplo – o gelo derrete quando esquenta. Mas a temperatura é apenas movimento aleatório de átomos, energia depositada em um material como ruído. E leva tempo para que esse ruído se acumule. Usando nossos instrumentos, poderíamos aprender muito sobre as propriedades da matéria observando-a nas escalas de tempo muito rápidas em que suas moléculas individuais operam. Poderíamos potencialmente fazer os materiais passarem por transformações chamadas transições de fase que são tão rápidas que você nem pode dizer que existe uma temperatura, porque não houve tempo suficiente para que o ruído aumentasse. Podemos criar novas fases da matéria aproveitando a ideia de que os materiais não precisam de temperatura?

Então, o que trago para o CXFEL é minha experiência como experimentalista para guiar nosso projeto da fonte compacta de luz de raios X e adaptar os experimentos que realizei com lasers de mesa e síncrotrons ao nosso trabalho aqui.

P: Como sua carreira acadêmica o preparou para o trabalho no CXFEL Labs?

A: Fiz meu doutorado no MIT, onde trabalhei na modelagem de pulsos de laser para basicamente chegar ao lugar certo na hora certa para estudar melhor os materiais. Normalmente, quando fazemos esses experimentos, queremos que o material volte a ser como era antes do pulso do laser atingi-lo, porque queremos repetir o experimento milhões de vezes. Se ele não voltar ao estado anterior, você precisa encontrar uma maneira de obter todas as informações necessárias de um pulso de laser.

Acontece que o mesmo tipo de técnica que eu estava usando para obter todas as informações sobre materiais em um pulso de laser também é o que estamos usando para construir o ondulador de laser no CXFEL. Fazer pulsos de laser fazer ginástica é um conceito extraordinariamente útil, que nos permite fazer tudo, desde a manipulação de materiais até a extração de informações úteis deles.