Nedavno je Sveučilište British Columbia razvilo novu vrstu ekstremnog ultraljubičastog laserskog izvora koji implementira vremenski riješenu spektroskopiju emisije svjetlosti, koja može vizualizirati proces raspršenja elektrona u ultra brzom vremenu.
Optička emisijska spektroskopija može snimiti okvir po okvir kako elektroni komuniciraju s određenim atomskim vibracijama u krutim tvarima, uhvatiti proces stvaranja otpora u nekim materijalima i proces stvaranja supravodljivosti i drugih makroskopskih kvantnih pojava u drugim materijalima. Događaji raspršivanja između vibracija i elektrona nazivaju se fononi, što može uzrokovati promjenu smjera i energije elektrona. Ova elektronsko-fononska interakcija temelj je mnogih čudnih faza materije.
Istraživači su rekli da način interakcije elektrona i njihovo mikroskopsko okruženje određuju svojstva svih krutih tvari. Nakon što odredimo glavne mikroskopske interakcije koje određuju svojstva materijala, možemo pronaći načine za povećanje ili smanjenje interakcija, čime dobivamo korisne elektrone. izvedba.
Istraživači koriste ultra kratke laserske impulse kako bi uzbudili pojedine elektrone iz svog uobičajenog ravnotežnog okruženja; zatim upotrijebite drugi laserski puls, zatvarač kamere, kako biste snimili elektrone koji se raspršuju brže od okolnih atoma na vremenskoj skali od trilijuna točaka Jedna sekunda je brza. Istraživači su rekli: "Zbog visoke osjetljivosti našeg uređaja, možemo izravno izmjeriti kako uzbuđeni elektroni prvi put komuniciraju sa specifičnim atomskim vibracijama ili fononima."
Istraživači su proveli eksperimente na grafitu, koristeći fotoemisijsku spektroskopiju s vremenskim i kutom kako bi uzbudili elektrone u grafitu i pratili njihovo propadanje, oslobađajući fonone. Vremenska konstanta procesa propadanja pruža izravne informacije za elektronsko-fonsku spojku koja se javlja u eksperimentalnom sustavu. Istraživači kažu da proces raspršivanja koji proizvodi otpornost može ograničiti primjenu elektronike na bazi ugljika u području nanoelektronike.
Kontrola interakcije između elektrona i atoma važna je za primjenu kvantnih materijala, uključujući supravodiče. Supravodiči se koriste u MRI strojevima i brzim magnetskim vlakovima za levitaciju, a u budućnosti se mogu koristiti za prijenos energije. Profesorica Andrea Damaselli je rekla: "Primjenom ovih najsuvremenijih tehnologija, sada ćemo otkriti misterij visokotemperaturne supravodljivosti i mnoge druge fascinantne pojave kvantne tvari."
(Glavne slike sa Sveučilišta British Columbia)
