Nanoléptékű elektronmozgás-elemzés speciális fényimpulzusokkal

Újra kiadta Platón

Követő: 0

Nanoléptékű elektronmozgások elemzése fejlett fényimpulzusok segítségével

írta Robert Schreiber

Oldenburg, Németország (SPX), 10. január 2024

A svéd és német kutatók, köztük Dr. Jan Vogelsang az Oldenburgi Egyetemről jelentős előrelépéseket tettek az ultragyors elektrondinamika tanulmányozásában. Munkájuk, amely példátlan térbeli és időbeli felbontással követte nyomon az elektronok mozgását a cink-oxid kristályok felületén, jelentős előrelépést jelent ezen a területen.

Ez a vizsgálat, amely az ultragyors elektrondinamika gyorsan fejlődő tartományának része, lézerimpulzusokat alkalmazott az elektronok mozgásának megfigyelésére a nanoanyagokon belül. A csapat kísérletei, amelyeket az Advanced Physics Research tudományos folyóiratban részleteznek, bemutatják megközelítésükben rejlő lehetőségeket az elektronok viselkedésének megértésében a nanoanyagoktól az új napelem-technológiákig terjedő alkalmazásokban.

Sikerük központi eleme a fotoemissziós elektronmikroszkóp (PEEM) és az attoszekundumos fizikai technológia innovatív kombinációja volt. A PEEM-et, az anyagfelületek vizsgálatára használt technikát rendkívül rövid ideig tartó fényimpulzusokkal párosították, ami hasonló a fényképezésben használt nagysebességű vakuhoz, az elektronok gerjesztésére, majd követésére. „A folyamat olyan, mint egy vaku, amely egy gyors mozgást rögzít a fotózásban” – magyarázta Dr. Vogelsang.

Ezen a területen az egyik legfontosabb kihívás a hihetetlenül gyors elektronmozgások megfigyeléséhez szükséges időbeli pontosság elérése. Az atommagoknál lényegesen kisebb és gyorsabb elektronok kivételesen gyors mérési technikákat igényelnek. A PEEM integrálása attoszekundumos mikroszkóppal a térbeli vagy időbeli felbontás feláldozása nélkül kulcsfontosságú eredmény volt. Dr. Vogelsang így fejezte ki a csapat áttörését: „Végre elértük azt a pontot, ahol attoszekundumos impulzusok segítségével részletesen megvizsgálhatjuk a fény és az anyag kölcsönhatását atomi szinten és nanostruktúrákban.”

A csapat kísérleti megközelítésében nagy hasznot húzott egy nagy teljesítményű fényforrás, amely másodpercenként 200,000 XNUMX attoszekundumos villanásra képes. Ez a frekvencia lehetővé tette az egyes elektronok felszabadulását a kristály felületéről, lehetővé téve viselkedésük zavartalan tanulmányozását. "Minél több impulzust generál másodpercenként, annál könnyebb egy kis mérési jelet kinyerni egy adatkészletből" - jegyezte meg Dr. Vogelsang, kiemelve ennek a technológiai képességnek a fontosságát.

A kutatást a Lund Egyetem svédországi laboratóriumában végezték Dr. Anne L’Huillier professzor, a neves fizikus, az előző év három fizikai Nobel-díjasának egyike vezetésével. A Lundi Egyetem laboratóriuma azon kevesek közé tartozik a világon, amelyek ilyen fejlett kísérletekre vannak felszerelve.

Dr. Vogelsang, aki korábban posztdoktori kutatóként dolgozott a Lundi Egyetemen, jelenleg hasonló laboratóriumot hoz létre az Oldenburgi Egyetemen. A két intézmény közötti együttműködés a tervek szerint folytatódik, és a tervek között szerepel az elektronok viselkedésének feltárása különféle anyagokban és nanostruktúrákban.

2022 óta Dr. Vogelsang vezeti az Oldenburgi Egyetem Attosecond Microscopy kutatócsoportját, amelyet a Német Kutatási Alapítvány Emmy Noether programja támogat. Ez a kezdeményezés Németország elkötelezettségét tükrözi az élvonalbeli tudományos kutatás előmozdítása iránt.

Kutatási jelentés:Időfelbontású fotoemissziós elektronmikroszkópia ZnO felületen extrém ultraibolya attoszekundumos impulzuspár segítségével

Kapcsolódó linkek

Oldenburgi Egyetem

A csillagok kémiája, az Univerzum és minden benne