उन्नत प्रकाश पल्स का उपयोग करके नैनोस्केल इलेक्ट्रॉन आंदोलन विश्लेषण

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उन्नत प्रकाश दालों का उपयोग करके नैनोस्केल इलेक्ट्रॉन आंदोलन विश्लेषण

रॉबर्ट श्रेइबर द्वारा

ओल्डेनबर्ग, जर्मनी (एसपीएक्स) 10 जनवरी, 2024

ओल्डेनबर्ग विश्वविद्यालय के डॉ. जान वोगेलसांग सहित स्वीडन और जर्मनी के शोधकर्ताओं ने अल्ट्राफास्ट इलेक्ट्रॉन गतिशीलता के अध्ययन में महत्वपूर्ण प्रगति की है। उनका काम, जिसने अभूतपूर्व स्थानिक और लौकिक रिज़ॉल्यूशन के साथ जिंक ऑक्साइड क्रिस्टल की सतह पर इलेक्ट्रॉनों की गति को ट्रैक किया, इस क्षेत्र में एक उल्लेखनीय प्रगति का प्रतीक है।

यह जांच, अल्ट्राफास्ट इलेक्ट्रॉन गतिशीलता के तेजी से विकसित हो रहे डोमेन का हिस्सा है, जिसमें नैनोमटेरियल्स के भीतर इलेक्ट्रॉन आंदोलन का निरीक्षण करने के लिए लेजर पल्स को नियोजित किया गया है। विज्ञान पत्रिका एडवांस्ड फिजिक्स रिसर्च में विस्तृत टीम के प्रयोग, नैनोमटेरियल से लेकर नवीन सौर सेल प्रौद्योगिकियों तक के अनुप्रयोगों में इलेक्ट्रॉन व्यवहार को समझने में उनके दृष्टिकोण की क्षमता को प्रदर्शित करते हैं।

उनकी सफलता के केंद्र में फोटोएमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (पीईईएम) और एटोसेकंड भौतिकी प्रौद्योगिकी का अभिनव संयोजन था। पीईईएम, भौतिक सतहों की जांच करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक तकनीक है, जिसे उत्तेजित करने और बाद में इलेक्ट्रॉनों को ट्रैक करने के लिए, फोटोग्राफी में उच्च गति फ्लैश का उपयोग करने के समान, बेहद छोटी अवधि के प्रकाश दालों के साथ जोड़ा गया था। डॉ. वोगेलसांग ने स्पष्ट किया, "यह प्रक्रिया फोटोग्राफी में तेज गति को पकड़ने वाले फ्लैश की तरह है।"

इस क्षेत्र में प्रमुख चुनौतियों में से एक इन अविश्वसनीय रूप से तेज़ इलेक्ट्रॉन आंदोलनों का निरीक्षण करने के लिए आवश्यक अस्थायी सटीकता प्राप्त करना है। परमाणु नाभिक की तुलना में काफी छोटे और तेज़ इलेक्ट्रॉनों को असाधारण रूप से तेज़ मापने की तकनीक की आवश्यकता होती है। स्थानिक या लौकिक रिज़ॉल्यूशन का त्याग किए बिना, एटोसेकंड माइक्रोस्कोपी के साथ पीईईएम का एकीकरण एक महत्वपूर्ण उपलब्धि थी। डॉ. वोगेलसांग ने टीम की सफलता को व्यक्त किया: "अब हम अंततः उस बिंदु पर पहुंच गए हैं जहां हम परमाणु स्तर पर और नैनोस्ट्रक्चर में प्रकाश और पदार्थ की बातचीत की विस्तार से जांच करने के लिए एटोसेकंड दालों का उपयोग कर सकते हैं।"

प्रति सेकंड 200,000 एटोसेकंड फ्लैश उत्पन्न करने में सक्षम उच्च शक्ति वाले प्रकाश स्रोत से टीम के प्रायोगिक दृष्टिकोण को बहुत फायदा हुआ। इस आवृत्ति ने क्रिस्टल सतह से व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनों को मुक्त करने में सक्षम बनाया, जिससे उनके व्यवहार का अबाधित अध्ययन संभव हो सका। डॉ. वोगेलसांग ने इस तकनीकी क्षमता के महत्व पर प्रकाश डालते हुए कहा, "आप प्रति सेकंड जितनी अधिक पल्स उत्पन्न करते हैं, डेटासेट से एक छोटा माप संकेत निकालना उतना ही आसान होता है।"

यह शोध स्वीडन में लुंड विश्वविद्यालय की प्रयोगशाला में आयोजित किया गया था, जिसका नेतृत्व प्रोफेसर डॉ. ऐनी एल'हुइलियर, एक प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी और पिछले वर्ष के भौतिकी के तीन नोबेल पुरस्कार विजेताओं में से एक ने किया था। लुंड विश्वविद्यालय की प्रयोगशाला ऐसे उन्नत प्रयोगों के लिए सुसज्जित दुनिया की कुछ प्रयोगशालाओं में से एक है।

डॉ. वोगेलसांग, जो पहले लुंड विश्वविद्यालय में पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता के रूप में काम करते थे, वर्तमान में ओल्डेनबर्ग विश्वविद्यालय में एक समान प्रयोगशाला स्थापित कर रहे हैं। विभिन्न सामग्रियों और नैनोसंरचनाओं में इलेक्ट्रॉन व्यवहार का पता लगाने की योजना के साथ, इन दोनों संस्थानों के बीच सहयोग जारी रहेगा।

2022 से, डॉ. वोगेलसांग ने जर्मन रिसर्च फाउंडेशन के एमी नोथर प्रोग्राम द्वारा समर्थित ओल्डेनबर्ग विश्वविद्यालय में एटोसेकंड माइक्रोस्कोपी अनुसंधान समूह का नेतृत्व किया है। यह पहल अत्याधुनिक वैज्ञानिक अनुसंधान को बढ़ावा देने के लिए जर्मनी की प्रतिबद्धता को दर्शाती है।

अनुसंधान रिपोर्ट:एक चरम पराबैंगनी एटोसेकंड पल्स जोड़ी का उपयोग करके ZnO सतह पर समय-समाधान फोटो उत्सर्जन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी

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