Nanomittakaavan elektronien liikeanalyysi kehittyneillä valopulsseilla

Nanomittakaavan elektronien liikeanalyysi kehittyneillä valopulsseilla

Aikaleima: 10. tammikuuta 2024 12
Lähdesolmu: 3053509

Nanomittakaavan elektronien liikeanalyysi kehittyneillä valopulsseilla

Kirjailija: Robert Schreiber

Oldenburg, Saksa (SPX) 10

Ruotsalaiset ja saksalaiset tutkijat, mukaan lukien tohtori Jan Vogelsang Oldenburgin yliopistosta, ovat edistyneet merkittävästi ultranopean elektronidynamiikan tutkimuksessa. Heidän työnsä, joka seurasi elektronien liikettä sinkkioksidikiteiden pinnalla ennennäkemättömällä tila- ja aikaresoluutiolla, merkitsee huomattavaa edistystä alalla.

Tässä tutkimuksessa, joka on osa ultranopean elektronidynamiikan nopeasti kehittyvää aluetta, käytettiin laserpulsseja elektronien liikkeen tarkkailuun nanomateriaalien sisällä. Ryhmän kokeet, jotka on kuvattu yksityiskohtaisesti Advanced Physics Research -tiedelehdessä, osoittavat heidän lähestymistapansa potentiaalin ymmärtää elektronien käyttäytymistä sovelluksissa, jotka vaihtelevat nanomateriaaleista uusiin aurinkokennotekniikoihin.

Keskeistä heidän menestykselleen oli fotoemissioelektronimikroskoopin (PEEM) ja attosekundifysiikan innovatiivinen yhdistelmä. PEEM, materiaalipintojen tutkimiseen käytetty tekniikka, yhdistettiin äärimmäisen lyhytkestoisiin valopulsseihin, jotka ovat samankaltaisia ​​kuin valokuvauksessa nopean salaman käyttäminen elektronien virittämiseksi ja sen jälkeen seuraamiseksi. "Prosessi on paljon kuin salama, joka vangitsee nopean liikkeen valokuvauksessa", tohtori Vogelsang selitti.

Yksi tämän alan tärkeimmistä haasteista on ollut saavuttaa tarvittava ajallinen tarkkuus näiden uskomattoman nopeiden elektronien liikkeiden havaitsemiseksi. Atomiytimiä huomattavasti pienemmät ja nopeammat elektronit vaativat poikkeuksellisen nopeita mittaustekniikoita. Keskeinen saavutus oli PEEM:n integrointi attosekunnin mikroskopiaan vaarantamatta avaruudellista tai ajallista resoluutiota. Tohtori Vogelsang ilmaisi ryhmän läpimurron: "Olemme nyt vihdoin saavuttaneet pisteen, jossa voimme käyttää attosekunnin pulsseja tutkiaksemme yksityiskohtaisesti valon ja aineen vuorovaikutusta atomitasolla ja nanorakenteissa."

Ryhmän kokeellinen lähestymistapa hyötyi suuresti suuritehoisesta valonlähteestä, joka pystyy tuottamaan 200,000 XNUMX attosekunnin välähdystä sekunnissa. Tämä taajuus mahdollisti yksittäisten elektronien vapautumisen kiteen pinnalta, mikä mahdollisti niiden käyttäytymisen häiriöttömän tutkimuksen. "Mitä enemmän pulsseja sekunnissa synnytät, sitä helpompi on saada pieni mittaussignaali tietojoukosta", tohtori Vogelsang korosti tämän teknologisen kyvyn tärkeyttä.

Tutkimus tehtiin Lundin yliopiston laboratoriossa Ruotsissa, ja sitä johti professori tohtori Anne L’Huillier, tunnettu fyysikko ja yksi kolmesta edellisen vuoden fysiikan Nobel-palkinnon saajista. Lundin yliopiston laboratorio on yksi harvoista maailmassa, joka on varustettu tällaisiin edistyneisiin kokeisiin.

Tohtori Vogelsang, joka työskenteli aiemmin tutkijatohtorina Lundin yliopistossa, on parhaillaan perustamassa vastaavaa laboratoriota Oldenburgin yliopistoon. Yhteistyö näiden kahden instituution välillä jatkuu, ja suunnitelmissa on tutkia elektronien käyttäytymistä eri materiaaleissa ja nanorakenteissa.

Vuodesta 2022 lähtien tohtori Vogelsang on johtanut Attosecond Microscopy -tutkimusryhmää Oldenburgin yliopistossa Saksan tutkimussäätiön Emmy Noether -ohjelman tukemana. Tämä aloite heijastaa Saksan sitoutumista huippuluokan tieteellisen tutkimuksen edistämiseen.

Tutkimusraportti:Aikaerotettu fotoemissioelektronimikroskooppi ZnO-pinnalla käyttämällä äärimmäistä ultravioletti-attosekuntipulssiparia

Linkkejä

Oldenburgin yliopisto

Tähtien kemia, universumi ja kaikki sen sisällä

Aikaleima:

Lisää aiheesta Nanodaiy