Analiza gibanja elektronov v nanometru z uporabo naprednih svetlobnih impulzov

Analiza gibanja elektronov v nanometru z uporabo naprednih svetlobnih impulzov

Časovni žig: 10. januar 2024 12:47
Izvorno vozlišče: 3053509

Analiza gibanja elektronov v nanometru z uporabo naprednih svetlobnih impulzov

avtorja Robert Schreiber

Oldenburg, Nemčija (SPX) 10. januar 2024

Raziskovalci iz Švedske in Nemčije, vključno z dr. Janom Vogelsangom z Univerze v Oldenburgu, so naredili pomemben napredek pri preučevanju dinamike ultrahitrih elektronov. Njihovo delo, ki je sledilo gibanju elektronov na površini kristalov cinkovega oksida s prostorsko in časovno ločljivostjo brez primere, označuje pomemben napredek na tem področju.

Ta preiskava, ki je del hitro razvijajoče se domene dinamike ultrahitrih elektronov, je uporabila laserske impulze za opazovanje gibanja elektronov znotraj nanomaterialov. Eksperimenti ekipe, podrobno opisani v znanstveni reviji Advanced Physics Research, prikazujejo potencial njihovega pristopa pri razumevanju obnašanja elektronov v aplikacijah, ki segajo od nanomaterialov do novih tehnologij sončnih celic.

Osrednji del njihovega uspeha je bila inovativna kombinacija fotoemisijske elektronske mikroskopije (PEEM) in atosekundne fizikalne tehnologije. PEEM, tehnika, ki se uporablja za preučevanje materialnih površin, je bila povezana z izredno kratkimi svetlobnimi impulzi, podobnim uporabi bliskavice visoke hitrosti pri fotografiji, za vzbujanje in nato sledenje elektronom. »Proces je podoben bliskavici, ki zajame hitro gibanje na fotografiji,« je pojasnil dr. Vogelsang.

Eden od ključnih izzivov na tem področju je bilo doseganje potrebne časovne natančnosti za opazovanje teh neverjetno hitrih gibanj elektronov. Elektroni, bistveno manjši in hitrejši od atomskih jeder, zahtevajo izjemno hitre merilne tehnike. Ključni dosežek je bila integracija PEEM z atosekundno mikroskopijo brez žrtvovanja prostorske ali časovne ločljivosti. Dr. Vogelsang je izrazil preboj ekipe: "Sedaj smo končno dosegli točko, ko lahko uporabimo atosekundne impulze za podrobno raziskovanje interakcije svetlobe in snovi na atomski ravni in v nanostrukturah."

Eksperimentalni pristop ekipe je imel veliko koristi od visokozmogljivega svetlobnega vira, ki lahko ustvari 200,000 atosekundnih bliskov na sekundo. Ta frekvenca je omogočila sprostitev posameznih elektronov s kristalne površine, kar je omogočilo nemoteno preučevanje njihovega obnašanja. »Več impulzov na sekundo kot ustvarite, lažje je iz nabora podatkov izluščiti majhen merilni signal,« je opozoril dr. Vogelsang in poudaril pomen te tehnološke zmogljivosti.

Raziskavo so izvedli v laboratoriju univerze Lund na Švedskem, ki jo je vodila profesorica dr. Anne L'Huillier, priznana fizičarka in ena od treh Nobelovih nagrajencev za fiziko iz prejšnjega leta. Laboratorij Univerze v Lundu je med redkimi na svetu, opremljenimi za tako napredne poskuse.

Dr. Vogelsang, ki je prej delal kot podoktorski raziskovalec na Univerzi v Lundu, trenutno ustanavlja podoben laboratorij na Univerzi v Oldenburgu. Sodelovanje med tema dvema ustanovama naj bi se nadaljevalo z načrti za raziskovanje obnašanja elektronov v različnih materialih in nanostrukturah.

Dr. Vogelsang od leta 2022 vodi raziskovalno skupino Attosecond Microscopy na Univerzi v Oldenburgu, ki jo podpira program Emmy Noether nemške raziskovalne fundacije. Ta pobuda odraža predanost Nemčije spodbujanju vrhunskih znanstvenih raziskav.

Raziskovalno poročilo:Časovno ločljiva fotoemisijska elektronska mikroskopija na površini ZnO z uporabo ekstremno ultravijoličnega atosekundnega impulznega para

Sorodne povezave

Univerza v Oldenburgu

Zvezdna kemija, vesolje in vse v njem

Časovni žig:

Več od Nanodaiy