고급 광 펄스를 사용한 나노 규모 전자 이동 분석

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고급 광 펄스를 사용한 나노 규모 전자 이동 분석

로버트 슈라이버

독일 올덴부르크(SPX) 10년 2024월 XNUMX일

올덴부르크 대학의 Jan Vogelsang 박사를 포함한 스웨덴과 독일의 연구원들은 초고속 전자 역학 연구에서 상당한 진전을 이루었습니다. 전례 없는 공간적, 시간적 분해능으로 산화아연 결정 표면의 전자 운동을 추적한 그들의 연구는 이 분야에서 주목할 만한 발전을 가져왔습니다.

빠르게 발전하는 초고속 전자 역학 영역의 일부인 이 연구에서는 레이저 펄스를 사용하여 나노물질 내 전자 이동을 관찰했습니다. 과학 저널 Advanced Physics Research에 자세히 설명된 연구팀의 실험은 나노 물질에서 새로운 태양 전지 기술에 이르는 응용 분야에서 전자 동작을 이해하는 접근 방식의 잠재력을 보여줍니다.

그들의 성공의 핵심은 광전자현미경(PEEM)과 아토초 물리학 기술의 혁신적인 결합이었습니다. 재료 표면을 검사하는 데 사용되는 기술인 PEEM은 사진에서 고속 플래시를 사용하는 것과 유사한 매우 짧은 지속 시간의 광 펄스와 결합되어 전자를 자극하고 추적합니다. Vogelsang 박사는 “이 과정은 사진에서 빠른 움직임을 포착하는 플래시와 매우 유사합니다.”라고 설명했습니다.

이 분야의 주요 과제 중 하나는 믿을 수 없을 정도로 빠른 전자 움직임을 관찰하는 데 필요한 시간적 정밀도를 달성하는 것이었습니다. 원자핵보다 훨씬 작고 빠른 전자는 매우 빠른 측정 기술이 필요합니다. 공간적 또는 시간적 해상도를 희생하지 않고 PEEM과 아토초 현미경을 통합한 것은 중요한 성과였습니다. Vogelsang 박사는 팀의 획기적인 발전을 다음과 같이 표현했습니다. “우리는 이제 마침내 아토초 펄스를 사용하여 원자 수준과 나노구조에서 빛과 물질의 상호 작용을 자세히 조사할 수 있는 지점에 도달했습니다.”

팀의 실험적 접근 방식은 초당 200,000아토초의 플래시를 생성할 수 있는 고출력 광원으로부터 큰 이점을 얻었습니다. 이 주파수는 결정 표면에서 개별 전자의 방출을 가능하게 하여 전자의 거동을 방해 없이 연구할 수 있게 해줍니다. Vogelsang 박사는 "초당 더 많은 펄스를 생성할수록 데이터 세트에서 작은 측정 신호를 추출하는 것이 더 쉬워집니다"라고 말하면서 이 기술 역량의 중요성을 강조했습니다.

이번 연구는 전년도 노벨 물리학상 수상자 3명 중 한 명이자 저명한 물리학자인 안네 루일리에(Anne L'Huillier) 교수가 이끄는 스웨덴 룬드대학교 연구실에서 진행됐다. 룬드 대학의 연구실은 이러한 고급 실험을 위한 장비를 갖춘 세계에서 몇 안 되는 곳 중 하나입니다.

이전에 Lund University에서 박사후 연구원으로 근무했던 Dr. Vogelsang은 현재 University of Oldenburg에 유사한 실험실을 설립하고 있습니다. 다양한 재료와 나노 구조의 전자 거동을 탐구할 계획을 가지고 이 두 기관 간의 협력은 계속될 예정입니다.

2022년부터 Vogelsang 박사는 독일 연구 재단의 Emmy Noether 프로그램의 지원을 받아 올덴부르크 대학교에서 아토초 현미경 연구 그룹을 이끌었습니다. 이 계획은 최첨단 과학 연구를 육성하려는 독일의 의지를 반영합니다.

연구 보고서:극자외선 아토초 펄스 쌍을 사용한 ZnO 표면의 시간 분해 광전자 방출 전자 현미경

관련 링크

올덴 부르크 대학교

별의 화학, 우주와 그 안의 모든 것