femtosegundos

Femtosegundos, símbolo fs, es una unidad de tiempo del Sistema Internacional que equivale a 10^-15 segundos. En física y química se utilizan para describir escalas ultracortas; un femtosegundo es aproximadamente la milésima parte de un picosegundo (10^-12 s). Estas duraciones permiten estudiar procesos electrónicos y moleculares en tiempo real.

Generación y medición: Los pulsos de femtosegundo se obtienen principalmente con láseres de modo activo basados en materiales como el titanio‑safiro (Ti:Sapphire) y, mediante amplificación por chirped pulse (CPA), pueden alcanzar potencias útiles sin dañar el medio. Las duraciones típicas oscilan entre 5 y 100 fs. La caracterización de estos pulsos se realiza con técnicas como autocorrelación, FROG (Frequency-Resolved Optical Gating) y SPIDER (Spectral Phase Interferometry for Direct Electric-field Reconstruction).

Aplicaciones: La espectroscopía ultrarrápida pump-probe utiliza pulsos fs para observar dinámicas químicas y electrónicas en tiempo real, como reacciones químicas, transferencia de carga y excitación de estados electrónicos. En física de la materia y en biología, permiten estudiar movimientos de moléculas y vibraciones. También se emplean en micromecanizado y en ablación láser de alta precisión para materiales sensibles.

Historia y contexto: El desarrollo de pulsos de femtosegundo nació en las décadas de 1980 y 1990 con láseres de Ti:Sapphire y, posteriormente, con la amplificación de pulsos por CPA. En 2018 Gérard Mourou y Donna Strickland recibieron el Premio Nobel de Física por este avance. El campo continúa avanzando hacia impulsos aún más cortos y con mayores capacidades de control de fase y energía.