Recentment, la Universitat de Colúmbia Britànica ha desenvolupat un nou tipus de font làser ultraviolada extrema que implementa l’espectroscòpia d’emissió de llum resolta en el temps, que pot visualitzar el procés de dispersió d’electrons en un temps ultraràpid.
L’espectroscòpia d’emissió òptica pot enregistrar fotograma per fotograma com els electrons interactuen amb certes vibracions atòmiques en sòlids, capturen el procés de generació de resistència en alguns materials i el procés de generació de superconductivitat i altres fenòmens quàntics macroscòpics en altres materials. Els esdeveniments de dispersió entre vibracions i electrons s’anomenen fonons, que poden fer que els electrons canviïn de direcció i energia. Aquesta interacció electró-fonó és la base de moltes fases estranyes de la matèria.
Els investigadors van dir que la forma en què interactuen els electrons i el seu entorn microscòpic determinen les propietats de tots els sòlids. Un cop determinades les principals interaccions microscòpiques que determinen les propietats dels materials, podem trobar maneres d’augmentar o disminuir les interaccions, obtenint així electrons útils. rendiment.
Els investigadors utilitzen polsos làser ultracurts per excitar electrons individuals del seu entorn d’equilibri habitual; a continuació, utilitzeu un segon pols làser, l'obturador de la càmera, per capturar electrons dispersos més ràpidament que els àtoms circumdants en una escala de temps superior a un bilió de punts. Un segon és ràpid. Els investigadors van dir," A causa de l’alta sensibilitat del nostre dispositiu, podem mesurar directament com interactuen els electrons excitats amb vibracions atòmiques o fonons específics per primera vegada."
Els investigadors van dur a terme experiments sobre grafit, fent servir espectroscòpia de fotoemissió resolta en temps i angle per excitar electrons del grafit i controlar-ne la desintegració, mentre alliberaven fonons. La constant de temps del procés de desintegració proporciona informació directa sobre l'acoblament electró-fonó que es produeix al sistema experimental. Els investigadors diuen que el procés de dispersió que produeix resistència pot limitar l’aplicació d’electrònica basada en carboni en el camp de la nanoelectrònica.
El control de la interacció entre electrons i àtoms és important per a l’aplicació de materials quàntics, inclosos els superconductors. Els superconductors s’utilitzen en màquines de ressonància magnètica i en trens de levitació magnètica d’alta velocitat i es poden utilitzar en el futur per a la transmissió d’energia. La professora Andrea Damaselli va dir:" Aplicant aquestes tecnologies d’avantguarda, ara estem a punt de donar a conèixer el misteri de la superconductivitat a alta temperatura i molts altres fenòmens fascinants de la matèria quàntica."
(Imatges principals de la Universitat de la Colúmbia Britànica)
