Recent, Universitatea din British Columbia a dezvoltat un nou tip de sursă laser ultravioletă extremă care implementează spectroscopia de emisie de lumină rezolvată în timp, care poate vizualiza procesul de împrăștiere a electronilor într-un timp ultra-rapid.
Spectroscopia optică a emisiilor poate înregistra cadru cu cadru modul în care electronii interacționează cu anumite vibrații atomice în solide, captează procesul de generare a rezistenței în unele materiale și procesul de generare a superconductivității și a altor fenomene cuantice macroscopice în alte materiale. Evenimentele de împrăștiere între vibrații și electroni se numesc fononi, ceea ce poate determina electronii să-și schimbe direcția și energia. Această interacțiune electron-fonon este baza multor faze ciudate ale materiei.
Cercetătorii au spus că modul în care electronii interacționează și mediul lor microscopic determină proprietățile tuturor solidelor. Odată ce am determinat principalele interacțiuni microscopice care determină proprietățile materialelor, putem găsi modalități de a crește sau de a reduce interacțiunile, obținând astfel electroni utili. performanță.
Cercetătorii folosesc impulsuri laser ultra-scurte pentru a excita electronii individuali din mediul lor obișnuit de echilibru; apoi utilizați un al doilea puls laser, obturatorul camerei, pentru a captura electronii împrăștiați mai repede decât atomii din jur pe o scară de timp mai mare de un trilion de puncte O secundă este rapidă. Cercetătorii au spus: "Din cauza sensibilității ridicate a dispozitivului nostru, putem măsura direct modul în care electronii excitați interacționează cu vibrații atomice specifice sau fononi pentru prima dată."
Cercetătorii au efectuat experimente pe grafit, folosind spectroscopia de fotoemisie rezolvată în timp și unghi pentru a excita electronii din grafit și pentru a monitoriza descompunerea acestora, eliberând în același timp fononi. Constanta de timp a procesului de dezintegrare oferă informații directe pentru cuplarea electron-fonon care are loc în sistemul experimental. Cercetătorii spun că procesul de împrăștiere care produce rezistență poate limita aplicarea electronicii pe bază de carbon în domeniul nanoelectronicii.
Controlul interacțiunii dintre electroni și atomi este important pentru aplicarea materialelor cuantice, inclusiv a superconductorilor. Superconductorii sunt utilizați în mașini RMN și trenuri de levitație magnetică de mare viteză și pot fi utilizați pentru transmiterea energiei în viitor. Profesorul Andrea Damaselli a declarat: "Prin aplicarea acestor tehnologii de ultimă oră, suntem acum pe cale să dezvăluim misterul superconductivității la temperaturi ridicate și multe alte fenomene fascinante ale materiei cuantice."
(Poze principale de la Universitatea din British Columbia)
