Nedávno University of British Columbia vyvinula nový typ extrémního ultrafialového laserového zdroje, který implementuje časem odlišenou spektroskopii světelných emisí, která dokáže vizualizovat proces rozptylu elektronů v ultrarychlém čase.
Optická emisní spektroskopie může zaznamenávat snímek po snímku, jak elektrony interagují s určitými atomovými vibracemi v pevných látkaech, zachycují proces generování odporu v některých materiálech a proces generování supravodivnosti a dalších makroskopických kvantových jevů v jiných materiálech. Rozptylové události mezi vibracemi a elektrony se nazývají fonony, což může způsobit, že elektrony změní směr a energii. Tato elektron-fononová interakce je základem mnoha podivných fází hmoty.
Vědci uvedli, že způsob interakce elektronů a jejich mikroskopické prostředí určují vlastnosti všech pevných látek. Jakmile určíme hlavní mikroskopické interakce, které určují vlastnosti materiálů, můžeme najít způsoby, jak zvýšit nebo snížit interakce, čímž získáme užitečné elektrony. představení.
Vědci používají ultra krátké laserové pulsy k vzrušování jednotlivých elektronů z jejich obvyklého rovnovážného prostředí; pak použijte druhý laserový puls, závěrku kamery, k zachycení elektronů rozptýlených rychleji než okolní atomy v časovém měřítku než jeden bilion bodů Jedna sekunda je rychlá. Vědci uvedli: "Vzhledem k vysoké citlivosti našeho zařízení můžeme poprvé přímo měřit, jak vzrušené elektrony interagují se specifickými atomovými vibracemi nebo fonony."
Vědci provedli experimenty na grafitu pomocí fotoemisní spektroskopie s časovým a úhlovým rozlišením, aby vzrušili elektrony v grafitu a sledovali jejich rozpad a zároveň uvolňovali fonony. Časová konstanta procesu rozpadu poskytuje přímé informace o elektron-fononové spojce, ke které dochází v experimentálním systému. Vědci říkají, že rozptylový proces, který vytváří odpor, může omezit aplikaci elektroniky na bázi uhlíku v oblasti nanoelektroniky.
Řízení interakce mezi elektrony a atomy je důležité pro aplikaci kvantových materiálů včetně supravodičů. Supravodiče se používají ve strojích MRI a vysokorychlostních magnetických levitačních vlacích a mohou být použity pro přenos energie v budoucnu. Profesorka Andrea Damaselliová řekla: "Použitím těchto špičkových technologií se nyní chystáme odhalit tajemství vysokoteplotní supravodivnosti a mnoha dalších fascinujících jevů kvantové hmoty."
(Hlavní fotky z University of British Columbia)
