[ad_1]

پویایی مقیاس های نانو را روشن می کند

پراش الکترونیکی فوق سریع سریع مواد فراملی هیجان زده نوری. اعتبار: Kathrin Mohler ، Ludwig-Maximilians-Universität München

فیزیکدانان دانشگاه کنستانز ، لودویگ-ماکسیمیلیانس-دانشگاه مونیخ (LMU مونیخ) و دانشگاه رگنسبورگ با موفقیت نشان داده اند که پالس های الکترون فوق کوتاه از طریق تعامل با مواد ساطع کننده نور ، تغییر فاز مکانیکی کوانتومی را تجربه می کنند. عملکرد. آزمایشات و نتایج مرتبط در آخرین شماره از گزارش شد پیشرفت علمی.

مواد و مواد غیر نانوفوتونیک

بسیاری از مواد موجود در طبیعت می توانند به روش های مختلف بر امواج الکترومغناطیسی مانند نور تأثیر بگذارند. با این حال ، ایجاد اثرات نوری جدید به منظور تولید سلول های خورشیدی به ویژه کارآمد ، دستگاه های پوشاننده یا کاتالیزورها اغلب به ساختارهای مصنوعی ، اصطلاحاً فرامواد نیاز دارند. این مواد از طریق ساختار پیچیده در مقیاس نانو به خصوصیات خارق العاده خود می رسند ، یعنی. با آرایش شبکه ای از کوچکترین بلوکهای سازنده روی سنگها با طول بسیار کمتر از طول موج تحریک.

توصیف و توسعه چنین مواد فرعی نیاز به درک کاملی از نحوه برخورد امواج نور هنگام برخورد به این ساختارهای کوچک و نحوه تعامل آنها با آنها دارد. بنابراین ، نانوساختارهای تحریک شده نوری و زمینه های مجاورت الکترومغناطیسی آنها باید در تفکیک پذیری فضایی در محدوده نانومتر اندازه گیری شوند (10 ~-9 متر) و در همان زمان در وضوح زمانی کمتر از مدت زمان چرخه تحریک (10 پوند)-15 ج) با این حال ، تنها با میکروسکوپ نوری معمولی نمی توان به این مهم دست یافت.

پراش الکترونیکی فوق العاده سریع نانوساختارهای تحریک شده نوری

برخلاف نور ، الکترون ها در حالت استراحت هستند و بنابراین 100000 برابر وضوح مکانی بهتر از فوتون ها دارند. بعلاوه ، از الکترونها می توان به دلیل بارهایشان برای بررسی میدانها و پتانسیلهای الکترومغناطیسی استفاده کرد. اکنون تیمی به سرپرستی پروفسور پیتر بائوم (دانشگاه کنستانز) توانسته است از پالسهای الکترونیکی بسیار کوتاه برای دستیابی به چنین سنجشی استفاده کند. برای این منظور ، مدت زمان پالس های الکترون در اثر تابش تراهرتز در زمان فشرده شد ، به حدی که محققان توانستند نوسانات نوری الکترومغناطیسی نزدیک میدانهای موجود در ساختارهای نانو را حل کنند.

وضوح مکانی و زمانی بالا

“چالش با این آزمایش اطمینان از این است که وضوح در فضا و زمان به اندازه کافی بالا است. برای جلوگیری از اثرات بار کیهانی ، ما فقط از الکترونهای منفرد در هر پالس استفاده می کنیم و آن الکترونها را به سمت انرژی تسریع می کنیم. 75 کیلو الکترون الکترون ولت “، توضیح می دهد پروفسور پیتر باوم ، نویسنده مشترک مطالعه و رئیس گروه کاری در مورد نور و ماده در گروه فیزیک دانشگاه کنستانز. هنگامی که توسط ساختارهای نانو پراکنده می شوند ، این پالس های الکترونی بسیار کوتاه به دلیل خواص مکانیکی کوانتومی خود به خود مداخله می کنند و یک تصویر پراش از نمونه ایجاد می کنند.

تعامل با میدان ها و پتانسیل های الکترومغناطیسی

مطالعه نانوساختارهای برانگیخته نوری بر اساس اصل شناخته شده آزمایش پمپ-پروب انجام شده است. پس از تحریک نوری از میدان های مجاور ، پالس الکترونیکی فوق کوتاه در یک زمان مشخص می رسد و زمینه های یخ زده در مکان و زمان را اندازه گیری می کند. کاترین مولر ، دانشجوی دکترا در LMU مونیخ و اولین نویسنده مطالعه ، توضیح می دهد: “طبق گفته آخارنوف و بوم ، الکترون ها هنگام حرکت از طریق پتانسیل های الکترومغناطیسی ، یک تغییر فاز مکانیکی کوانتومی از عملکرد موج خود را تجربه می کنند.” این شیفت های فازی ناشی از نوری ، اطلاعاتی را در مورد پویایی فوق العاده سریع نور در ساختارهای نانو ارائه می دهند و در نهایت توالی فیلم مانند تصاویری را ارائه می دهند که اثر متقابل نور با ساختارهای نانو را نشان می دهد.

حالت کاربرد جدید برای هولوگرافی الکترونیکی و پراش

این آزمایشات نشان می دهد که چگونه می توان از هولوگرافی الکترونی و پراش در آینده برای بهبود درک ما از فعل و انفعالات اساسی ماده نوری که زیربنای مواد نانوفوتونیک و مواد فرعی است استفاده کرد. در طولانی مدت ، این حتی ممکن است منجر به تولید و بهینه سازی اپتیک جمع و جور ، سلول های خورشیدی جدید یا کاتالیزورهای کارآمد شود.


محققان یک افزایش اتوساندی را برای میکروسکوپ الکترونی نشان دادند


اطلاعات بیشتر:
KJ Mohler و همکاران ، پراش الکترون فوق سریع سریع شکل موج نانوفوتونیک از طریق فازهای پویا Acharon-Bohm ، پیشرفت علمی (2020) DOI: 10.1126 / sciadv.abc8804

تهیه شده توسط دانشگاه کنستانز

نقل قول: روشنایی پویایی در مقیاس نانو (2020 ، 24 نوامبر) ، در 24 نوامبر 2020 از https://phys.org/news/2020-11-nanoscale-dynamics.html بازیابی شده است

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.



[ad_2]

منبع: moshaverh-news.ir