Nanomastaabis elektronide liikumise analüüs täiustatud valgusimpulsside abil

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Nanoskaala elektronide liikumise analüüs täiustatud valgusimpulsside abil

autor Robert Schreiber

Oldenburg, Saksamaa (SPX) 10. jaanuar 2024

Rootsi ja Saksamaa teadlased, sealhulgas dr Jan Vogelsang Oldenburgi ülikoolist, on teinud märkimisväärseid edusamme ülikiire elektrondünaamika uurimisel. Nende töö, mis jälgis elektronide liikumist tsinkoksiidi kristallide pinnal enneolematu ruumilise ja ajalise eraldusvõimega, tähistab selles valdkonnas märkimisväärset edusamme.

See uurimine, mis on osa ülikiire elektrondünaamika kiiresti arenevast domeenist, kasutas laserimpulsse, et jälgida elektronide liikumist nanomaterjalides. Meeskonna katsed, mida kirjeldatakse üksikasjalikult teadusajakirjas Advanced Physics Research, näitavad nende lähenemisviisi potentsiaali elektronide käitumise mõistmisel rakendustes, mis ulatuvad nanomaterjalidest kuni uudsete päikesepatareide tehnoloogiateni.

Nende edu keskmes oli fotoemissioonielektronmikroskoopia (PEEM) ja attosekundilise füüsika tehnoloogia uuenduslik kombinatsioon. Materjali pindade uurimiseks kasutatav tehnika PEEM ühendati väga lühiajaliste valgusimpulssidega, mis sarnanevad kiire välklambi kasutamisele fotograafias, et ergutada ja seejärel jälgida elektrone. "Protsess sarnaneb välklambiga, mis jäädvustab kiiret liikumist fotograafias," selgitas dr Vogelsang.

Üks peamisi väljakutseid selles valdkonnas on olnud nende uskumatult kiirete elektronide liikumise jälgimiseks vajaliku ajalise täpsuse saavutamine. Aatomituumadest oluliselt väiksemad ja kiiremad elektronid nõuavad erakordselt kiireid mõõtmisvõtteid. PEEM-i integreerimine attosekundilise mikroskoopiaga, ilma ruumilist või ajalist eraldusvõimet ohverdamata, oli pöördeline saavutus. Dr Vogelsang väljendas meeskonna läbimurret: "Oleme nüüd lõpuks jõudnud punkti, kus saame kasutada attosekundilisi impulsse, et uurida üksikasjalikult valguse ja aine vastasmõju aatomitasandil ja nanostruktuurides."

Meeskonna eksperimentaalne lähenemine sai palju kasu suure võimsusega valgusallikast, mis suudab tekitada 200,000 XNUMX attosekundilist välku sekundis. See sagedus võimaldas üksikute elektronide vabastamist kristalli pinnalt, võimaldades nende käitumist segamatult uurida. "Mida rohkem impulsse sekundis genereerite, seda lihtsam on andmestikku väikese mõõtesignaali eraldamine," märkis dr Vogelsang, rõhutades selle tehnoloogilise võimekuse tähtsust.

Uuring viidi läbi Rootsis Lundi ülikooli laboris, mida juhtis professor dr Anne L’Huillier, kes on tunnustatud füüsik ja üks kolmest eelmise aasta Nobeli füüsikapreemia laureaadist. Lundi ülikooli labor on üks vähestest maailmas, mis on sellisteks täiustatud katseteks varustatud.

Varem Lundi ülikoolis järeldoktorina töötanud dr Vogelsang asutab praegu sarnast laborit Oldenburgi ülikoolis. Nende kahe institutsiooni vaheline koostöö jätkub, plaanides uurida elektronide käitumist erinevates materjalides ja nanostruktuurides.

Alates 2022. aastast on dr Vogelsang juhtinud Oldenburgi ülikoolis Attosekundi mikroskoopia uurimisrühma, mida toetab Saksa Teadusfondi Emmy Noether programm. See algatus peegeldab Saksamaa pühendumust tipptasemel teadusuuringute edendamisele.

Uurimisaruanne:Ajalahutusega fotoemissiooniga elektronmikroskoopia ZnO pinnal, kasutades äärmuslikku ultraviolett-attosekundi impulsipaari

Lingid

Oldenburgi ülikool

Tähtede keemia, universum ja kõik selle sees