Fizikai naudoja ultragarsinius impulsinius lazerius, kad ištirtų šviesos emisijos dinamiką.

Dujų atomų sužadinimas sukelia kontrastingą infraraudonųjų spindulių lazerio spindulį (raudoną) žmogaus matomame rezonatoriuje.Kreditas: © Thorsten Naeser.

Miuncheno Ludwigo-Maximiliano universiteto (LMU) ir Maxo Plancko kvantinės optikos instituto (MPQ) fizikai naudojo ultratrumpus lazerio impulsus fotonų emisijos dinamikai tirti. Auginkite elektronus volframo kristaluose.

Beveik prieš šimtmetį Albertui Einšteinui buvo įteikta Nobelio fizikos premija už fotoelektrinio efekto paaiškinimą. Einšteino 1905 m. Paskelbtoje teorijoje buvo mintis, kad šviesa susideda iš dalelių, vadinamų fotonais. kai šviesa pataiko, svarbu Mėginyje esantys elektronai reaguoja į įvesties energiją. o reakcija sukelia vadinamąjį fotoelektrinį efektą. Šviesos kvantą (fotoną) absorbuoja medžiaga ir sužadina surištus elektronus. Tai priklauso nuo šviesos šaltinio bangos ilgio. Tai gali sukelti elektronų išsiskyrimą. Atitinkamos medžiagos elektroninė juostos struktūra daro didelę įtaką šviesos spinduliavimo trukmei.

Universiteto fizikas Miuncheno Ludwigas-Maximilianas (LMU) ir Maxo Plancko kvantinės optikos institutas (MPQ) atidžiau pažvelgė į optinės emisijos reiškinį. Jie išmatavo volframo juostos struktūros įtaką fotoelektronų emisijos dinamikai. ir teoriškai interpretuoti savo pastebėjimus.

Tai įmanoma, nes nuolat tobulinama ir tobulinama „attosecond“ „attosecond“ technologija, atitinkanti 10.-18 Sekundė yra milijardinė milijardo sekundės dalis. Gebėjimas sukurti pakartotiną impulsinės lazerinės šviesos procesiją, trunkančią kelis šimtus attosekundžių, leidžia mokslininkams stebėti šviesos „Stabdymas“ reguliariais intervalais – panašus į stroboskopinį. Tačiau yra kur kas geresnė kasdienybė.

Fotoelektronų spektroskopijos eksperimentų serijoje Komanda naudojo ekstremalius ultravioletinius impulsus, kad ištirtų šviesos, skleidžiamos iš volframo kristalų, dinamiką. Kiekviename pulse yra keli šimtai rentgeno fotonų. Kiekvienas iš jų yra pakankamai galingas, kad nuvažiuotų fotoelektroną. detektorių, sumontuotų priešais kristalą, pagalba. Komanda sugebėjo apibūdinti išmestus elektronus pagal skrydžio laiką ir emisijos kampą.

Rezultatai parodė, kad elektronai, sąveikaujantys su įeinančiais fotonais, užtruko, kol reagavo į tokius susitikimus. Atradimas buvo įmanomas priėmus naują požiūrį į antrojo sekundės impulsų generavimą. Įvedus pasyvųjį rezonatorių, kurio optimizavimo koeficientas buvo 35, ši nauja sąranka sugebėjo generuoti atosekundinius impulsus. 18,4 milijono per sekundę greičiu. Tai yra maždaug 1000 kartų didesnė už įprastą sistemą, naudojamą palyginamojoje sistemoje dėl itin didelio pulso pasikartojimo dažnio. Norint užtikrinti aukštą vidutinį srautą, pakanka tik kelių fotoelektronų pulse.

„Nes neigiamai įkrauti fotoelektronai atstumia vienas kitą. Jų kinetinė energija gali greitai kisti. apibūdinant jo dinaminę prigimtį. Todėl svarbu kuo labiau paskleisti atosekundinį pulsą “, – aiškina vienas iš pirmųjų autorių dr. Tobiasas Saulius. Padidėjęs pulso dažnis reiškia, kad dalelės yra mažiau linkusios sąveikauti tarpusavyje. Dėl gero pasiskirstymo laike ir erdvėje Todėl maksimali energijos skiriamoji geba iš esmės išsaugoma. Tokiu būdu komanda sugebėjo parodyti, kad optinės spinduliuotės kinetikos požiūriu Elektronai, esantys beveik energijos būsenoje valentinėje juostoje (t. Y. Skrieja apie atomo kristalo išorinę dalį) su skirtingais kampiniais momentais, skiriasi keliomis dešimtimis attosekundžių per laiką, per kurį jie reaguoja į įeinantį fotoną.

ypač Atomų išsidėstymas pačiame kristale turi išmatuojamą įtaką vėlavimui tarp šviesos impulso atėjimo ir fotoelektrono išstūmimo. „Kristalai susideda iš daugybės atomų. kuriame visi branduoliai yra teigiamai įkrauti Kiekvienas branduolys yra elektrinio potencialo šaltinis. kuris pritraukia neigiamai įkrautus elektronus Lygiai taip pat apvalios skylės veikia kaip potencialūs marmuro šuliniai “, – sakė pirmasis pranešimo bendraautorius dr. Stefanas Heinrichas. „Kai iš kristalo išsiskiria elektronas Tai įvyko kaip marmuras, judantis per slėgiu pažymėtą stalą.

Šie įdubimai atspindi atskirų atomų padėtį kristale ir yra išdėstyti tolygiai. Marmuro trajektorijas tiesiogiai veikia jų buvimas. Ir tai skiriasi nuo to, kas būtų pastebima ant lygaus paviršiaus “, – sakė jis. Kaip tai veikia trumpalaikį šviesos išmetimą? Ir teoriškai mes galime tai paaiškinti “, – aiškina Stephanas Heinrichas. Pastebėtas uždelsimas gali būti dėl sudėtingo elektronų perdavimo iš vidaus į kristalo paviršių pobūdžio. ir elektronų sklaidos bei gauto afiniteto poveikis.

“Mūsų tyrimo metu gautos įžvalgos suteikia galimybę eksperimentiniu būdu ištirti sudėtingas sąveikas, vykstančias daugiaelektronėse sistemose kondensuotose medžiagose per atosekundinius terminus. Teoriškai”, – sakė projekto vadovas Ulfas Kleinebergas.

Ilgainiui šie nauji atradimai gali sukelti naujų elektroninių savybių turinčių medžiagų, kurios sustiprina šviesos materijos sąveiką. Tai padarys saulės elementus efektyvesnius. pagerinti nanooptinių komponentų perskaičiavimo greitį, kad būtų galima greitai apdoroti duomenis. skatinti plėtrą Nanosistemos, naudojamos biomedicinos reikmėms

Nuoroda: „Intra-Valence Attosecond Band Dynamics and Reflected Emission Delay in W (110)“, autoriai: S. Heinrich, T. Saule, M. Högner, Y. Cui, VS Yakovlev, I. Pupeza ir U. Kleineberg, 2021 m. Birželio 7 d. , Gamtos komunikacijos.
doi: 10.1038 / s41467-021-23650-7

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nuodingos kempinės apsaugo nuodingus paukščius ir varles nuo savo toksinų

Auksinė nuodų varlė, Phyllobates terribilis. Kreditas: Chris Wellner, Smithsonian nacionalinis zoologijos sodas Kalifornijos universiteto, San Francisko (UCSF), Stanfordo universiteto ir Kalifornijos mokslų akademijos (CAS)...

Didelė pažanga švarios energijos kuro elementų reakcijų srityje

Žinant geležies atomų tankį ir vietos dinamiką, pasiekiamas efektyvumo lygis kuro elementų oksidacijos reakcijoje, kuri niekada nebuvo realizuota. Kreditas: Teksaso universitetas Austine /...

Astronomai atranda mažytę uolėtą planetą – tik pusę Veneros masės

Šis grafinis simbolis rodo L 98-59b, vieną iš L 98-59 35 šviesmečių sistemos planetų. Sistemoje yra keturios patvirtintos uolienų planetos, kurios gali atsirasti...

Du antihipertenziniai vaistai apsaugo nuo tos pačios širdies ligos, bet skirtingo šalutinio poveikio

Analizuojant beveik 3 milijonus pacientų, vartojusių pirmuosius kraujospūdį mažinančius vaistus, angiotenzino receptorių blokatoriai (ARB) buvo tokie pat geri kaip ir angiotenziną konvertuojančių fermentų (AKF)...

Ličio jonų akumuliatorių „įkūrėjas“ padeda savo atradimu išspręsti 40 metų senumo problemą

Ličio jonų akumuliatorių su SNS neutronais įkūrėjas patvirtino, kad katodo medžiaga (mėlyna) be ličio niobio oksido (šviesiai žalia) žymiai sumažino pirmojo ciklo energijos nuostolius...

Newsletter

Subscribe to stay updated.