Gần đây, Đại học British Columbia đã phát triển một loại nguồn laser cực tím mới thực hiện quang phổ phát xạ ánh sáng được giải quyết theo thời gian, có thể hình dung quá trình tán xạ điện tử trong thời gian cực nhanh.
Quang phổ phát xạ quang học có thể ghi lại từng khung hình cách các electron tương tác với một số rung động nguyên tử nhất định trong chất rắn, nắm bắt quá trình tạo ra điện trở trong một số vật liệu và quá trình tạo ra siêu dẫn và các hiện tượng lượng tử vĩ mô khác trong các vật liệu khác. Các sự kiện tán xạ giữa rung động và electron được gọi là phonon, có thể khiến các electron thay đổi hướng và năng lượng. Sự tương tác electron-phonon này là cơ sở của nhiều giai đoạn kỳ lạ của vật chất.
Các nhà nghiên cứu nói rằng cách các electron tương tác và môi trường siêu nhỏ của chúng xác định tính chất của tất cả các chất rắn. Khi chúng ta đã xác định các tương tác vi mô chính xác định tính chất của vật liệu, chúng ta có thể tìm cách tăng hoặc giảm tương tác, do đó thu được các electron hữu ích. hiệu năng.
Các nhà nghiên cứu sử dụng các xung laser cực ngắn để kích thích các electron riêng lẻ từ môi trường cân bằng thông thường của chúng; sau đó sử dụng xung laser thứ hai, màn trập máy ảnh, để chụp các electron phân tán nhanh hơn các nguyên tử xung quanh trên thang thời gian hơn một nghìn tỷ điểm Một giây là nhanh. Các nhà nghiên cứu cho biết, "Do độ nhạy cao của thiết bị của chúng tôi, chúng tôi có thể trực tiếp đo cách các electron kích thích tương tác với các rung động nguyên tử hoặc âm vị cụ thể lần đầu tiên."
Các nhà nghiên cứu đã tiến hành các thí nghiệm trên than chì, sử dụng quang phổ quang phổ giải quyết thời gian và góc để kích thích các electron trong than chì và theo dõi sự phân rã của chúng, trong khi giải phóng âm vị. Hằng số thời gian của quá trình phân rã cung cấp thông tin trực tiếp cho khớp nối electron-phonon xảy ra trong hệ thống thí nghiệm. Các nhà nghiên cứu nói rằng quá trình phân tán tạo ra điện trở có thể hạn chế việc áp dụng các thiết bị điện tử dựa trên carbon trong lĩnh vực điện tử nano.
Kiểm soát sự tương tác giữa các electron và nguyên tử rất quan trọng đối với việc áp dụng các vật liệu lượng tử bao gồm các chất siêu dẫn. Chất siêu dẫn được sử dụng trong máy MRI và tàu levitation từ tốc độ cao, và có thể được sử dụng để truyền năng lượng trong tương lai. Giáo sư Andrea Damaselli nói: "Bằng cách áp dụng các công nghệ tiên tiến này, bây giờ chúng tôi sắp tiết lộ bí ẩn về siêu dẫn nhiệt độ cao và nhiều hiện tượng hấp dẫn khác của vật chất lượng tử."
(Ảnh chính từ Đại học British Columbia)
