Nanoscale Electron Movement Analysis Using Advanced Light Pulses

Republicat de Platon

Urmaritori: 0

Analiza mișcării electronilor la scară nanometrică folosind impulsuri de lumină avansate

de Robert Schreiber

Oldenburg, Germania (SPX) 10 ianuarie 2024

Cercetătorii din Suedia și Germania, inclusiv dr. Jan Vogelsang de la Universitatea din Oldenburg, au făcut progrese semnificative în studiul dinamicii electronilor ultrarapidi. Lucrarea lor, care a urmărit mișcarea electronilor pe suprafața cristalelor de oxid de zinc cu o rezoluție spațială și temporală fără precedent, marchează un progres notabil în domeniu.

Această investigație, parte a domeniului cu evoluție rapidă a dinamicii electronilor ultrarapide, a folosit impulsuri laser pentru a observa mișcarea electronilor în cadrul nanomaterialelor. Experimentele echipei, detaliate în jurnalul de știință Advanced Physics Research, demonstrează potențialul abordării lor în înțelegerea comportamentului electronilor în aplicații, de la nanomateriale la tehnologii noi de celule solare.

În centrul succesului lor a fost combinația inovatoare dintre microscopia electronică cu fotoemisie (PEEM) și tehnologia fizicii attosecunde. PEEM, o tehnică folosită pentru examinarea suprafețelor materialelor, a fost asociată cu impulsuri de lumină de durată extrem de scurtă, asemănătoare cu utilizarea unui bliț de mare viteză în fotografie, pentru a excita și, ulterior, a urmări electronii. „Procesul seamănă mult cu un bliț care surprinde o mișcare rapidă în fotografie”, a elucidat dr. Vogelsang.

Una dintre provocările cheie în acest domeniu a fost obținerea preciziei temporale necesare pentru a observa aceste mișcări incredibil de rapide ale electronilor. Electronii, semnificativ mai mici și mai rapidi decât nucleele atomice, necesită tehnici de măsurare excepțional de rapide. Integrarea PEEM cu microscopia attosecundă, fără a sacrifica rezoluția spațială sau temporală, a fost o realizare esențială. Dr. Vogelsang a exprimat descoperirea echipei: „Am ajuns în sfârșit la punctul în care putem folosi impulsuri de attosecundă pentru a investiga în detaliu interacțiunea luminii și materiei la nivel atomic și în nanostructuri”.

Abordarea experimentală a echipei a beneficiat foarte mult de o sursă de lumină de mare putere, capabilă să genereze 200,000 de flash-uri attosecunde pe secundă. Această frecvență a permis eliberarea de electroni individuali de pe suprafața cristalului, permițând un studiu netulburat al comportamentului lor. „Cu cât generați mai multe impulsuri pe secundă, cu atât este mai ușor să extrageți un semnal mic de măsurare dintr-un set de date”, a remarcat dr. Vogelsang, subliniind importanța acestei capacități tehnologice.

Cercetarea a fost efectuată la laboratorul Universității Lund din Suedia, condus de profesorul dr. Anne L’Huillier, un fizician renumit și unul dintre cei trei laureați ai Nobel pentru fizică din anul precedent. Laboratorul Universității Lund este printre puținele din lume echipate pentru astfel de experimente avansate.

Dr. Vogelsang, care a lucrat anterior ca cercetător postdoctoral la Universitatea Lund, înființează în prezent un laborator similar la Universitatea din Oldenburg. Colaborarea dintre aceste două instituții este programată să continue, cu planuri de a explora comportamentul electronilor în diferite materiale și nanostructuri.

Din 2022, dr. Vogelsang a condus grupul de cercetare Attosecond Microscopy de la Universitatea din Oldenburg, susținut de Programul Emmy Noether al Fundației Germane de Cercetare. Această inițiativă reflectă angajamentul Germaniei de a promova cercetarea științifică de ultimă oră.

Raport de cercetare:Microscopia electronică cu fotoemisie rezolvată în timp pe o suprafață de ZnO folosind o pereche de impulsuri ultraviolete extreme attosecunde

Link-uri conexe

Universitatea din Oldenburg

Chimia stelară, universul și tot ce se află în el