Recentemente, a Universidade da Colúmbia Britânica desenvolveu um novo tipo de fonte extrema de laser ultravioleta que implementa espectroscopia de emissão de luz resolvida pelo tempo, que pode visualizar o processo de dispersão de elétrons em um tempo ultrarrápido.
A espectroscopia de emissão óptica pode registrar quadro a quadro como os elétrons interagem com certas vibrações atômicas em sólidos, capturam o processo de geração de resistência em alguns materiais, e o processo de geração de supercondutividade e outros fenômenos quânticos macroscópicos em outros materiais. Os eventos de dispersão entre vibração e elétrons são chamados de fônons, o que pode fazer com que os elétrons mudem de direção e energia. Esta interação elétron-fônon é a base de muitas fases estranhas da matéria.
Os pesquisadores disseram que a forma como os elétrons interagem e seu ambiente microscópico determinam as propriedades de todos os sólidos. Uma vez determinados as principais interações microscópicas que determinam as propriedades dos materiais, podemos encontrar maneiras de aumentar ou diminuir as interações, obtendo assim elétrons úteis. desempenho.
Os pesquisadores usam pulsos laser ultra-curtos para excitar elétrons individuais de seu ambiente de equilíbrio habitual; em seguida, use um segundo pulso laser, o obturador da câmera, para capturar elétrons dispersar mais rápido do que os átomos circundantes em uma escala de tempo do que um trilhão de pontos Um segundo é rápido. Os pesquisadores disseram: "Devido à alta sensibilidade do nosso dispositivo, podemos medir diretamente como elétrons excitados interagem com vibrações atômicas específicas ou fônons pela primeira vez."
Os pesquisadores realizaram experimentos em grafite, usando espectroscopia de fotomissão resolvida por tempo e ângulo para excitar elétrons no grafite e monitorar sua decadência, enquanto liberavam fônons. A constante de tempo do processo de decomposição fornece informações diretas para o acoplamento elétron-fônon que ocorre no sistema experimental. Os pesquisadores dizem que o processo de dispersão que produz resistência pode limitar a aplicação de eletrônicos à base de carbono no campo da nanoeletrônica.
Controlar a interação entre elétrons e átomos é importante para a aplicação de materiais quânticos, incluindo supercondutores. Supercondutores são usados em máquinas de ressonância magnética e trens de levitação magnética de alta velocidade, e podem ser usados para transmissão de energia no futuro. A professora Andrea Damaselli disse: "Aplicando essas tecnologias de ponta, estamos prestes a revelar o mistério da supercondutividade de alta temperatura e muitos outros fenômenos fascinantes da matéria quântica."
(Principais fotos da Universidade da Colúmbia Britânica)
