Viime aikoina British Columbian yliopisto on kehittänyt uuden tyyppisen äärimmäisen ultraviolettilaserlähteen, joka toteuttaa aikaresoluutioisen valon emissiospektroskopian, joka voi visualisoida elektronin sirontaprosessin erittäin nopeasti.
Optisella emissiospektroskopialla voidaan tallentaa kehys kehykseltä, kuinka elektronit ovat vuorovaikutuksessa tiettyjen kiinteiden atomien värähtelyjen kanssa, kaapata resistanssin tuottamisprosessin joissakin materiaaleissa ja suprajohtavuuden ja muiden makroskooppisten kvanttiilmiöiden tuottamisen prosessin muissa materiaaleissa. Värähtelyn ja elektronien välisiä sirontatapahtumia kutsutaan phononeiksi, mikä voi saada elektronit vaihtamaan suuntaa ja energiaa. Tämä elektroni-fononi-vuorovaikutus on monien outojen aineen vaiheiden perusta.
Tutkijoiden mukaan elektronien vuorovaikutus ja niiden mikroskooppinen ympäristö määräävät kaikkien kiintoaineiden ominaisuudet. Kun olemme määrittäneet tärkeimmät mikroskooppiset vuorovaikutukset, jotka määräävät materiaalien ominaisuudet, voimme löytää tapoja lisätä tai vähentää vuorovaikutusta ja saada siten hyödyllisiä elektroneja. esitys.
Tutkijat käyttävät ultralyhyitä lasersäteitä virittämään yksittäisiä elektroneja tavanomaisesta tasapainotilasta; käytä sitten toista lasersädettä, kameran suljinta, sieppaamaan elektronit, jotka sirottavat nopeammin kuin ympäröivät atomit aikaskaalalla kuin yksi biljoona pistettä Yksi sekunti on nopea. Tutkijat sanoivat:" Laitteemme suuren herkkyyden vuoksi voimme suoraan mitata, kuinka innoissaan olevat elektronit ovat vuorovaikutuksessa tiettyjen atomivärähtelyjen tai fononien kanssa ensimmäistä kertaa."
Tutkijat tekivät kokeita grafiitilla käyttäen aika- ja kulmaresoluutioista valonemissiospektroskooppia elektroniikan virittämiseksi grafiitissa ja seuraamaan niiden hajoamista vapauttamalla samalla fononeja. Hajoamisprosessin aikavakio antaa suoraa tietoa kokeellisessa järjestelmässä esiintyvälle elektroni-phonon-kytkennälle. Tutkijoiden mukaan vastustusta tuottava sirontaprosessi voi rajoittaa hiilipohjaisen elektroniikan soveltamista nanoelektroniikan alalla.
Elektronien ja atomien välisen vuorovaikutuksen hallinta on tärkeää kvanttimateriaalien, mukaan lukien suprajohteet, soveltamiseksi. Suprajohteita käytetään magneettikuvauskoneissa ja nopeissa magneettisessa levitaatiojunissa, ja niitä voidaan käyttää energiansiirtoon tulevaisuudessa. Professori Andrea Damaselli sanoi:&lainaamalla; Näitä huipputeknologioita soveltamalla aiomme nyt paljastaa korkean lämpötilan suprajohtavuuden mysteerin ja monia muita kiehtovia kvanttiaineen ilmiöitä."
(Pääkuvia British Columbian yliopistosta)
