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 laser compacto de elétrons livres de raios X da ASU. Leia as outras partes: Perguntas e respostas com a professora Petra Fromme da Regents, o cientista-chefe do CXFEL Labs William Graves, o diretor do CXFEL Labs; Robert Kaindl e o engenheiro-chefe do CXFEL Mark Holl.

Na 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 de construção de equipamentos compactos de raios X no Instituto de Biodesign da Arizona State University. Professor assistente do Departamento de Física e membro importante do Centro de Biodesign para Descoberta Estrutural Aplicada, Teitelbaum está ajudando a orientar o projeto do laser compacto 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 quando estudante de graduação estão fechando o círculo com o CXFEL.

Pergunta: Qual é a sua função no CXFEL Labs?

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

Informalmente, estou disponível como 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 na construção dos instrumentos, e apenas estou 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 aos alunos como usá-los. É um lugar muito divertido para se estar.

P: Que experiência 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. Tomemos como exemplo a água – o gelo derrete quando aquece. Mas a temperatura é apenas o movimento aleatório dos átomos, energia depositada num material como ruído. E leva tempo para que esse ruído aumente. Utilizando os nossos instrumentos, poderíamos aprender muito sobre as propriedades da matéria, observando-a nas escalas de tempo muito rápidas em que operam as suas moléculas individuais. Poderíamos potencialmente fazer com que os materiais passassem por transformações chamadas transições de fase, que são tão rápidas que nem dá para dizer que existe uma temperatura, porque não houve tempo suficiente para que o ruído se acumulasse. 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 orientar nosso projeto da fonte compacta de luz de raios X e adaptar os experimentos que conduzi com lasers de mesa e síncrotrons ao nosso trabalho aqui.

P: Como sua carreira acadêmica o preparou para trabalhar 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 de laser atingi-lo, porque queremos repetir o experimento milhões de vezes. Se não voltar ao estado anterior, você precisará 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 os materiais em um pulso de laser também é o que estamos usando para construir o ondulador de laser no CXFEL. Fazer pulsos de laser na ginástica é um conceito extraordinariamente útil, que nos permite fazer tudo, desde manipular materiais até extrair deles informações úteis.