Наномасштабный анализ движения электронов с использованием передовых световых импульсов

Наномасштабный анализ движения электронов с использованием передовых световых импульсов

Отметка времени: 10 января 2024 г., 12:47
Исходный узел: 3053509

Наномасштабный анализ движения электронов с использованием передовых световых импульсов

Роберт Шрайбер

Ольденбург, Германия (SPX) 10 января 2024 г.

Исследователи из Швеции и Германии, в том числе доктор Ян Фогельсанг из Ольденбургского университета, добились значительных успехов в изучении динамики сверхбыстрых электронов. Их работа, которая отслеживала движение электронов на поверхности кристаллов оксида цинка с беспрецедентным пространственным и временным разрешением, знаменует собой заметный прогресс в этой области.

В этом исследовании, являющемся частью быстро развивающейся области динамики сверхбыстрых электронов, использовались лазерные импульсы для наблюдения за движением электронов внутри наноматериалов. Эксперименты команды, подробно описанные в научном журнале Advanced Physics Research, демонстрируют потенциал их подхода в понимании поведения электронов в различных приложениях, от наноматериалов до новых технологий солнечных батарей.

Центральным фактором их успеха было инновационное сочетание фотоэмиссионной электронной микроскопии (PEEM) и технологии аттосекундной физики. PEEM, метод, используемый для исследования поверхностей материалов, сочетался с чрезвычайно короткими световыми импульсами, похожими на использование высокоскоростной вспышки в фотографии, для возбуждения и последующего отслеживания электронов. «Этот процесс очень похож на вспышку, фиксирующую быстрое движение в фотографии», — пояснил доктор Фогельсанг.

Одной из ключевых задач в этой области было достижение необходимой временной точности для наблюдения за этими невероятно быстрыми движениями электронов. Электроны, которые значительно меньше и быстрее атомных ядер, требуют исключительно быстрых методов измерения. Интеграция PEEM с аттосекундной микроскопией без ущерба для пространственного или временного разрешения стала ключевым достижением. Доктор Фогельсанг так выразился о прорыве команды: «Теперь мы наконец достигли точки, когда можем использовать аттосекундные импульсы для детального исследования взаимодействия света и материи на атомном уровне и в наноструктурах».

Экспериментальный подход команды во многом выиграл от мощного источника света, способного генерировать 200,000 XNUMX аттосекундных вспышек в секунду. Эта частота позволила высвободить отдельные электроны с поверхности кристалла, что позволило спокойно изучать их поведение. «Чем больше импульсов в секунду вы генерируете, тем легче извлечь небольшой измерительный сигнал из набора данных», — отметил доктор Фогельсанг, подчеркнув важность этой технологической возможности.

Исследование проводилось в лаборатории Лундского университета в Швеции под руководством профессора доктора Анны Л'Юйе, известного физика и одного из трех лауреатов Нобелевской премии по физике прошлого года. Лаборатория Лундского университета — одна из немногих в мире, оборудованная для проведения столь сложных экспериментов.

Доктор Фогельсанг, ранее работавший научным сотрудником в Лундском университете, в настоящее время создает аналогичную лабораторию в Ольденбургском университете. Сотрудничество между этими двумя институтами будет продолжено, и планируется изучить поведение электронов в различных материалах и наноструктурах.

С 2022 года доктор Фогельсанг возглавляет исследовательскую группу аттосекундной микроскопии в Ольденбургском университете при поддержке программы Эмми Нётер Немецкого исследовательского фонда. Эта инициатива отражает стремление Германии содействовать передовым научным исследованиям.

Исследовательский отчет:Фотоэмиссионная электронная микроскопия с временным разрешением на поверхности ZnO с использованием пары аттосекундных импульсов крайнего ультрафиолета

Ссылки по теме

Университет Ольденбург

Звездная химия, Вселенная и все, что в ней есть

Отметка времени:

Больше от Нанодай