Foto-geïnduceerde elektronenoverdracht staat centraal in tal van fysieke processen, bijvoorbeeld bij het magnetiseren van materialen. De zoektocht om dit ultrasnelle proces te begrijpen en te beheersen is al lang tevergeefs nagestreefd, zonder antwoord op de vraag of elektronen atomaire beweging induceren, of vice versa.

Om deze vraag te beantwoorden, het atomaire equivalent van de paradox van de kip en het ei, een consortium van wetenschappers onder leiding van het Institute of Physics in Rennes (CNRS/Université de Rennes 1) gebruikte een röntgenlaser (X-FEL) in Stanford.

Dit instrument van de nieuwste generatie kan waarnemen, live, de elektronen en atomen waaruit materie bestaat. In het bestudeerde systeem experimenten toonden aan dat licht de ultrasnelle vervorming van de moleculaire structuur van kobaltatomen veroorzaakt. Dit leidt tot de overdracht van ijzeratomen naar kobaltatomen, waardoor het systeem magnetisch wordt.

Dit onderzoek, gepubliceerd in Natuurchemie op 7 dec. 2020, laat zien dat het mogelijk is om onderscheid te maken tussen de elektronische dynamiek van atomaire beweging op de schaal van een tiende van een miljoenste miljoenste van een seconde (of 100 femtoseconden).

Dit opent de weg voor de ontwikkeling van een wetenschap die materialen door licht kan beheersen.