ניתוח תנועת אלקטרונים בקנה מידה ננומטרי באמצעות פולסי אור מתקדמים

ניתוח תנועת אלקטרונים בקנה מידה ננומטרי באמצעות פולסי אור מתקדמים

מאת רוברט שרייבר

אולדנבורג, גרמניה (SPX) 10 בינואר 2024

חוקרים משבדיה וגרמניה, כולל ד"ר יאן פוגלסנג מאוניברסיטת אולדנבורג, עשו צעדים משמעותיים בחקר דינמיקת אלקטרונים מהירה במיוחד. עבודתם, שעקבה אחר תנועת האלקטרונים על פני גבישי תחמוצת אבץ ברזולוציה מרחבית וזמנית חסרת תקדים, מסמנת התקדמות בולטת בתחום.

חקירה זו, חלק מהתחום המתפתח במהירות של דינמיקת אלקטרונים מהירה במיוחד, השתמשה בפולסי לייזר כדי לצפות בתנועת אלקטרונים בתוך ננו-חומרים. הניסויים של הצוות, המפורטים בכתב העת המדעי Advanced Physics Research, מדגימים את הפוטנציאל של הגישה שלהם בהבנת התנהגות אלקטרונים ביישומים הנעים מננו-חומרים ועד לטכנולוגיות חדשניות של תאים סולאריים.

מרכזי בהצלחתם היה השילוב החדשני של מיקרוסקופ אלקטרונים פליטת פוטו (PEEM) וטכנולוגיית פיסיקה של אטו-שנייה. PEEM, טכניקה המשמשת לבחינת משטחי חומר, הוצמדה לפולסי אור קצרים במיוחד, בדומה לשימוש בפלאש מהיר בצילום, כדי לרגש ולעקוב אחר אלקטרונים. "התהליך דומה מאוד לפלאש הלוכד תנועה מהירה בצילום", הבהיר ד"ר ווגלסנג.

אחד האתגרים המרכזיים בתחום זה היה השגת הדיוק הזמני הדרוש כדי לצפות בתנועות האלקטרונים המהירות להפליא הללו. אלקטרונים, קטנים ומהירים משמעותית מגרעיני אטום, דורשים טכניקות מדידה מהירות במיוחד. השילוב של PEEM עם מיקרוסקופיה אטו-שנייה, מבלי לוותר על רזולוציה מרחבית או זמנית, היה הישג מרכזי. ד"ר ווגלסאנג הביע את פריצת הדרך של הצוות: "עכשיו סוף סוף הגענו לנקודה שבה נוכל להשתמש בפולסים של אטוס שניות כדי לחקור בפירוט את האינטראקציה של אור וחומר ברמה האטומית ובננו-מבנים".

הגישה הניסיונית של הצוות נהנתה מאוד ממקור אור בעל עוצמה גבוהה המסוגל לייצר 200,000 הבזקים אטושניות בשנייה. תדר זה אפשר שחרור של אלקטרונים בודדים ממשטח הגביש, ואיפשר מחקר בלתי מופרע של התנהגותם. "ככל שאתה מייצר יותר פולסים לשנייה, כך קל יותר לחלץ אות מדידה קטן ממערך נתונים", ציין ד"ר ווגלסנג, והדגיש את החשיבות של יכולת טכנולוגית זו.

המחקר נערך במעבדה של אוניברסיטת לונד בשבדיה, בהובלת פרופסור ד"ר אן ל'הולייר, פיזיקאית ידועה ואחת משלושת חתני פרס נובל בפיזיקה מהשנה הקודמת. המעבדה של אוניברסיטת לונד היא בין הבודדות בעולם המצוידת לניסויים מתקדמים שכאלה.

ד"ר פוגלסאנג, שעבד בעבר כחוקר פוסט-דוקטורט באוניברסיטת לונד, מקים בימים אלה מעבדה דומה באוניברסיטת אולדנבורג. שיתוף הפעולה בין שני המוסדות הללו אמור להימשך, עם תוכניות לחקור התנהגות אלקטרונים בחומרים ובננו-מבנים שונים.

מאז 2022, ד"ר ווגלסאנג הוביל את קבוצת המחקר של מיקרוסקופיה Attosecond באוניברסיטת אולדנבורג, בתמיכת תוכנית אמי נותר של קרן המחקר הגרמנית. יוזמה זו משקפת את המחויבות של גרמניה לטפח מחקר מדעי חדשני.

דו"ח מחקר:מיקרוסקופ אלקטרוני פליטת פוטו שנפתרה בזמן על משטח ZnO באמצעות זוג פולסים אולטרה סגול קיצוני

קישורים קשורים

אוניברסיטת אולדנבורג

כימיה של כוכבים, היקום והכל בתוכו

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://www.spacedaily.com/reports/Nanoscale_electron_movement_analysis_using_advanced_light_pulses_999.html