آخرین اخبار
تصویربرداری از دنیای کوانتومی در یک تریلیونم ثانیه با استفاده از روش های جدید لیزری

تصویربرداری از دنیای کوانتومی در یک تریلیونم ثانیه با استفاده از روش های جدید لیزری

محققان موفق شدند برای اولین بار، چگونگی برهمکنش الکترون با ارتعاشات خاص اتمی در یک ساختار جامد را تصویر به تصویر ضبط کنند. این روش، فرایندی را ضبط می‌کند که بطور معمول باعث بوجود آمدن مقاومت الکتریکی در اکثر مواد و در عین حال، باعث عدم وجود مقاومت الکتریکی یا ابررسانایی در برخی مواد دیگر می‌شود.

محققان دانشگاه بریتیش کلمبیا موفق شدند نتایج این کار پژوهشی را در مجله ساینس منتشر کنند، آن‌ها می‌گویند:

نحوه برهمکنش الکترون‌ها با یکدیگر و همچنین با محیط میکروسکوپی اطرافشان، مشخصات ماده جامد را تعیین می‌کند. اگر بتوانیم برهمکنش‌های میکروسکوپی غالب ماده که ویژگی‌های آن را تعیین می‌کند، مشخص کنیم، آنگاه خواهیم توانست راه‌هایی برای افزایش یا کاهش میزان برهمکنش‌ها و در نتیجه‌، استخراج ویژگی‌های الکترونیکی دلخواه بیابیم.

کنترل این برهمکنش‌ها برای بهره‌مندی از مواد کوانتومی در کاربردهای فناورانه مانند ابررسانایی که در دستگاه‌های  MRIاستفاده می‌شود و شاید روزی بتواند نحوه انتقال انرژی را متحول کند، اهمیت بسیاری دارد.

اتم‌ها در جامدات و در مقیاس‌های بسیار کوچک، همواره در حال ارتعاش هستند. برخوردهای بین یک الکترون و یک اتم را می‌توان بعنوان یک رخداد پراکندگی بین الکترون و ارتعاش که فونون نامیده می‌شود، در نظر گرفت. پراکندگی می‌تواند باعث تغییر جهت حرکت و انرژی الکترون شود. این برهمکنش‌های الکترون و فونون، در قلب بسیاری از فازهای عجیب ماده قرار دارند، جایی که مواد ویژگی‌های منحصر بفردی از خود نشان می‌دهند.

محققان یک منبع لیزری فوق ماورابنفش جدید توسعه داده‌اند. هدف آن‌ها از توسعه چنین منبعی، فراهم‌کردن امکان استفاده از روشی به نام طیف‌سنجی نشر فوتونی با راه‌حل زمانی (time-resolved photoemission spectroscopy) به منظور تصویرسازی فرایندهای پراکندگی الکترون در مقیاس‌های زمانی بسیار سریع است. آن‌ها می‌گویند:

ما با استفاده از یک پالس لیزری فوق کوتاه، الکترون‌های منفرد را از محیط تعادلی معمولشان دور کرده و برانگیخته کردیم و با استفاده از یک پالس لیزری دوم بعنوان یک شاتر دوربین کارآمد، چگونگی پراکندگی الکترون همراه اتم‌های مجاورش را در یک مقیاس زمانی سریع‌تر از یک تریلیونم ثانیه، ضبط کردیم. ما به لطف حساسیت بسیار بالای مجموعه آزمایشی خود توانستیم برای اولین بار، چگونگی برهمکنش الکترون‌های برانگیخته با یک ارتعاش اتمی یا فونون مشخص را بطور مستقیم اندازه بگیریم.

محققان آزمایش خود را بر روی گرافیت انجام دادند که یک شکل بلوری از اتم کربن و ترکیب مادر نانولوله‌های کربنی و گرافن است. صنایع الکترونیکی مبتنی بر کربن، در حال رشد هستند و فرایندهای پراکندگی که در بوجود آمدن مقاومت الکتریکی مشارکت دارند، ممکن است کاربرد آن‌ها را در صنایع نانوالکترونیک محدود کنند. محققان می‌گویند:

به لطف پیشرفت‌های اخیر در منابع لیزر پالسی، ما هنوز در ابتدای به تصویر کشیدن ویژگی‌های دینامیکی مواد کوانتومی هستیم. با بکارگیری چنین روش‌های پیشتازی، اکنون آمادگی فاش‌کردن اسرار ابررسانایی دما بالا و بسیاری از پدیده‌های شگفت‌انگیز دیگر مواد کوانتومی را داریم.


منبع: phys.org
كلمات كليدي :
لیزر پالسی , برهمکنش الکترون-فونون
 
امتیاز دهی
 
 

نظر شما
نام  
پست الكترونيک
وب سایت
متنی که در تصویر می بینید عینا تایپ نمایید
نظر