Нанорозмірний аналіз руху електронів за допомогою передових світлових імпульсів

Нанорозмірний аналіз руху електронів за допомогою передових світлових імпульсів

Мітка часу: 10 січня 2024 р. 12:47
Вихідний вузол: 3053509

Нанорозмірний аналіз руху електронів за допомогою передових світлових імпульсів

Роберт Шрайбер

Ольденбург, Німеччина (SPX) 10 січня 2024 р

Дослідники зі Швеції та Німеччини, в тому числі доктор Ян Фогельсанг з Ольденбурзького університету, досягли значних успіхів у вивченні динаміки надшвидких електронів. Їхня робота, яка відстежувала рух електронів на поверхні кристалів оксиду цинку з безпрецедентною просторовою та тимчасовою роздільною здатністю, знаменує помітний прогрес у цій галузі.

У цьому дослідженні, яке є частиною галузі динаміки надшвидких електронів, яка швидко розвивається, використовувалися лазерні імпульси для спостереження за рухом електронів у наноматеріалах. Експерименти команди, детально описані в науковому журналі Advanced Physics Research, демонструють потенціал їхнього підходу до розуміння поведінки електронів у різних сферах застосування: від наноматеріалів до нових технологій сонячних батарей.

Центральним фактором їхнього успіху було інноваційне поєднання фотоемісійної електронної мікроскопії (PEEM) і технології аттосекундної фізики. PEEM, техніка, яка використовується для дослідження поверхонь матеріалів, була поєднана з надзвичайно короткими світловими імпульсами, подібними до використання високошвидкісного спалаху у фотографії, для збудження та подальшого відстеження електронів. «Цей процес дуже схожий на спалах, який фіксує швидкий рух у фотографії», — пояснив доктор Фогельсанг.

Однією з ключових проблем у цій галузі було досягнення необхідної часової точності для спостереження за цими неймовірно швидкими рухами електронів. Електрони, значно менші та швидші за атомні ядра, вимагають виключно швидких методів вимірювання. Інтеграція PEEM з аттосекундною мікроскопією без шкоди для просторової або часової роздільної здатності стала ключовим досягненням. Доктор Фогельсанг висловив прорив команди: «Тепер ми нарешті досягли точки, де ми можемо використовувати аттосекундні імпульси для детального дослідження взаємодії світла та речовини на атомному рівні та в наноструктурах».

Експериментальний підхід команди отримав значну користь від потужного джерела світла, здатного генерувати 200,000 XNUMX спалахів аттосекунд на секунду. Ця частота дозволяла вивільняти окремі електрони з поверхні кристала, дозволяючи безперешкодно вивчати їхню поведінку. «Чим більше імпульсів на секунду ви генеруєте, тим легше витягти невеликий вимірювальний сигнал із набору даних», — зазначив доктор Фогельсанг, підкреслюючи важливість цієї технологічної можливості.

Дослідження проводилося в лабораторії Лундського університету в Швеції під керівництвом професора, доктора Анн Л’Юльє, відомого фізика та одного з трьох лауреатів Нобелівської премії з фізики минулого року. Лабораторія Лундського університету є однією з небагатьох у світі, обладнаних для таких складних експериментів.

Доктор Фогельсанг, який раніше працював докторантом в Лундському університеті, зараз створює подібну лабораторію в Ольденбурзькому університеті. Співпраця між цими двома установами продовжиться, планується дослідження поведінки електронів у різних матеріалах і наноструктурах.

З 2022 року доктор Фогельсанг очолює дослідницьку групу з атосекундної мікроскопії в Університеті Ольденбурга за підтримки Програми Emmy Noether Німецького дослідницького фонду. Ця ініціатива відображає прагнення Німеччини сприяти передовим науковим дослідженням.

Звіт про дослідження:Фотоемісійна електронна мікроскопія з роздільною здатністю в часі на поверхні ZnO з використанням пари ультрафіолетових аттосекундних імпульсів

Посилання

Університет Ольденбурга

Зоряна хімія, Всесвіт і все в ньому

Часова мітка:

Більше від Nanodaiy