Recentemente, l'Università della British Columbia ha sviluppato un nuovo tipo di sorgente laser ultravioletta estrema che implementa la spettroscopia di emissione di luce risolta nel tempo, in grado di visualizzare il processo di dispersione degli elettroni in un tempo ultrarapido.
La spettroscopia di emissione ottica può registrare fotogramma per fotogramma come gli elettroni interagiscono con determinate vibrazioni atomiche nei solidi, catturare il processo di generazione di resistenza in alcuni materiali e il processo di generazione di superconduttività e altri fenomeni quantistici macroscopici in altri materiali. Gli eventi di dispersione tra vibrazione ed elettroni sono chiamati fononi, che possono far cambiare direzione ed energia agli elettroni. Questa interazione elettrone-fonone è alla base di molte strane fasi della materia.
I ricercatori hanno affermato che il modo in cui gli elettroni interagiscono e il loro ambiente microscopico determinano le proprietà di tutti i solidi. Una volta determinate le principali interazioni microscopiche che determinano le proprietà dei materiali, possiamo trovare modi per aumentare o diminuire le interazioni, ottenendo così elettroni utili. prestazione.
I ricercatori utilizzano impulsi laser ultracorti per eccitare singoli elettroni dal loro normale ambiente di equilibrio; quindi utilizzare un secondo impulso laser, l'otturatore della fotocamera, per catturare gli elettroni che si disperdono più velocemente degli atomi circostanti su una scala temporale di un trilione di punti Un secondo è veloce. I ricercatori hanno detto,"Grazie all'elevata sensibilità del nostro dispositivo, possiamo misurare direttamente come gli elettroni eccitati interagiscono con specifiche vibrazioni atomiche o fononi per la prima volta."
I ricercatori hanno condotto esperimenti sulla grafite, utilizzando la spettroscopia di fotoemissione risolta in tempo e angolo per eccitare gli elettroni nella grafite e monitorare il loro decadimento, rilasciando fononi. La costante di tempo del processo di decadimento fornisce informazioni dirette per l'accoppiamento elettrone-fonone che si verifica nel sistema sperimentale. I ricercatori affermano che il processo di dispersione che produce resistenza può limitare l'applicazione dell'elettronica a base di carbonio nel campo della nanoelettronica.
Il controllo dell'interazione tra elettroni e atomi è importante per l'applicazione di materiali quantistici, inclusi i superconduttori. I superconduttori sono utilizzati nelle macchine per la risonanza magnetica e nei treni a levitazione magnetica ad alta velocità e possono essere utilizzati per la trasmissione di energia in futuro. Il professor Andrea Damaselli ha dichiarato:"Applicando queste tecnologie all'avanguardia, stiamo per svelare il mistero della superconduttività ad alta temperatura e molti altri affascinanti fenomeni della materia quantistica."
(Foto principali della University of British Columbia)
