A közelmúltban, a University of British Columbia kifejlesztett egy új típusú extrém ultraibolya lézerforrás, amely végrehajtja az időben oldott fénykibocsátás spektroszkópia, amely képes vizualizálni az elektron szórási folyamat egy ultragyors idő.
Az optikai emissziós spektroszkópia képkockáról képkockára rögzítheti, hogy az elektronok hogyan lépnek kölcsönhatásba bizonyos atomi rezgésekkel a szilárd anyagokban, megragadja az ellenállás létrehozásának folyamatát egyes anyagokban, valamint a szupravezetés és más makroszkopikus kvantumjelenségek létrehozásának folyamatát más anyagokban. A rezgés és az elektronok közötti szórási eseményeket fononoknak nevezik, ami az elektronok irányának és energiájának megváltozását okozhatja. Ez az elektron-fonon kölcsönhatás az anyag sok furcsa fázisának alapja.
A kutatók azt mondták, hogy az elektronok kölcsönhatása és mikroszkopikus környezetük határozza meg az összes szilárd anyag tulajdonságait. Miután meghatároztuk az anyagok tulajdonságait meghatározó fő mikroszkopikus kölcsönhatásokat, megtaláljuk a módját, hogy növeljük vagy csökkentsük a kölcsönhatásokat, ezáltal hasznos elektronokat szerezve. teljesítmény.
A kutatók ultrarövid lézerimpulzusokat használnak, hogy az egyes elektronokat a szokásos egyensúlyi környezetükből gerjesszék; majd használjon egy második lézerimpulzus, a kamera zár, hogy elfog elektronok szétszóródik gyorsabb, mint a környező atomok egy időskálán, mint egy billió pont Egy másodperc gyors. A kutatók azt mondták: "Eszközünk nagy érzékenysége miatt közvetlenül meg tudjuk mérni, hogy a gerjesztett elektronok hogyan lépnek kölcsönhatásba bizonyos atomi rezgésekkel vagy fononokkal."
A kutatók grafiton végeztek kísérleteket, idő- és szög-oldott fotoemissziós spektroszkópiát használva, hogy gerjesszen elektronokat a grafitban, és figyelemmel kísérjék bomlásukat, miközben fononokat szabadítanak fel. A bomlási folyamat időállandója közvetlen információt szolgáltat a kísérleti rendszerben előforduló elektron-fonon csatoláshoz. A kutatók azt mondják, hogy a szórási folyamat, amely ellenállást eredményez, korlátozhatja a szénalapú elektronika alkalmazását a nanoelektronika területén.
Az elektronok és atomok közötti kölcsönhatás szabályozása fontos a kvantumanyagok, köztük a szupravezetők alkalmazása szempontjából. A szupravezetőket MRI gépekben és nagysebességű mágneses lebegtető vonatokban használják, és a jövőben energiaátvitelre is használhatók. Andrea Damaselli professzor azt mondta: "Ezeknek a csúcstechnológiáknak az alkalmazásával most a magas hőmérsékletű szupravezetés és a kvantumanyag sok más lenyűgöző jelenségének rejtélyét fogjuk feltárni."
(Főbb képek a University of British Columbia)
