Наскоро Университетът на Британска Колумбия разработи нов тип екстремен ултравиолетов лазерен източник, който прилага разделителна спектроскопия на светлинната емисия, която може да визуализира процеса на разсейване на електрони за изключително бързо време.
Оптичната емисионна спектроскопия може да записва кадър по кадър как електроните взаимодействат с определени атомни вибрации в твърдо вещество, улавят процеса на генериране на съпротивление в някои материали и процеса на генериране на свръхпроводимост и други макроскопични квантови явления в други материали. Събитията на разсейване между вибрациите и електроните се наричат фонони, което може да накара електроните да променят посоката и енергията си. Това електрон-фононно взаимодействие е в основата на много странни фази на материята.
Изследователите казват, че начинът на взаимодействие на електроните и тяхната микроскопична среда определят свойствата на всички твърди вещества. След като определим основните микроскопични взаимодействия, които определят свойствата на материалите, можем да намерим начини за увеличаване или намаляване на взаимодействията, като по този начин получаваме полезни електрони. производителност.
Изследователите използват ултракъси лазерни импулси, за да възбудят отделни електрони от обичайната им равновесна среда; след това използвайте втори лазерен импулс, затвора на камерата, за да уловите електроните, разпръснати по-бързо от околните атоми във времеви мащаб от един трилион точки Една секунда е бърза. Изследователите казаха," Поради високата чувствителност на нашето устройство, ние можем директно да измерим как възбудените електрони взаимодействат със специфични атомни вибрации или фонони за първи път."
Изследователите проведоха експерименти върху графит, използвайки фотоемисионна спектроскопия с разделителна способност във времето и ъгъла, за да възбудят електроните в графита и да наблюдават разпадането им, като същевременно освобождават фонони. Константата на времето на процеса на разпадане осигурява пряка информация за електрон-фононното свързване, което се случва в експерименталната система. Изследователите казват, че процесът на разсейване, който предизвиква съпротивление, може да ограничи прилагането на въглеродна електроника в областта на наноелектрониката.
Контролирането на взаимодействието между електрони и атоми е важно за прилагането на квантови материали, включително свръхпроводници. Свръхпроводниците се използват в ЯМР машини и високоскоростни влакове с магнитна левитация и могат да се използват за предаване на енергия в бъдеще. Професор Андреа Дамасели каза:" Прилагайки тези авангардни технологии, сега предстои да разкрием тайната на високотемпературната свръхпроводимост и много други очарователни явления на квантовата материя."
(Основни снимки от Университета на Британска Колумбия)
