Récemment, l'Université de la Colombie-Britannique a mis au point un nouveau type de source laser ultraviolette extrême qui met en œuvre une spectroscopie d'émission de lumière à résolution temporelle, qui peut visualiser le processus de diffusion des électrons en un temps ultra-rapide.
La spectroscopie d'émission optique peut enregistrer image par image comment les électrons interagissent avec certaines vibrations atomiques dans les solides, capturer le processus de génération de résistance dans certains matériaux et le processus de génération de supraconductivité et d'autres phénomènes quantiques macroscopiques dans d'autres matériaux. Les événements de diffusion entre les vibrations et les électrons sont appelés phonons, qui peuvent amener les électrons à changer de direction et d'énergie. Cette interaction électron-phonon est à la base de nombreuses phases étranges de la matière.
Les chercheurs ont déclaré que la façon dont les électrons interagissent et leur environnement microscopique déterminent les propriétés de tous les solides. Une fois que nous avons déterminé les principales interactions microscopiques qui déterminent les propriétés des matériaux, nous pouvons trouver des moyens d'augmenter ou de diminuer les interactions, obtenant ainsi des électrons utiles. performance.
Les chercheurs utilisent des impulsions laser ultra-courtes pour exciter des électrons individuels à partir de leur environnement d'équilibre habituel ; puis utilisez une seconde impulsion laser, l'obturateur de la caméra, pour capturer les électrons qui se dispersent plus rapidement que les atomes environnants sur une échelle de temps supérieure à mille milliards de points. Une seconde est rapide. Les chercheurs ont déclaré :&« En raison de la haute sensibilité de notre appareil, nous pouvons pour la première fois mesurer directement comment les électrons excités interagissent avec des vibrations atomiques ou des phonons spécifiques."
Les chercheurs ont mené des expériences sur le graphite, en utilisant la spectroscopie de photoémission à résolution temporelle et angulaire pour exciter les électrons dans le graphite et surveiller leur désintégration, tout en libérant des phonons. La constante de temps du processus de désintégration fournit des informations directes sur le couplage électron-phonon qui se produit dans le système expérimental. Les chercheurs affirment que le processus de diffusion qui produit une résistance peut limiter l'application de l'électronique à base de carbone dans le domaine de la nanoélectronique.
Le contrôle de l'interaction entre les électrons et les atomes est important pour l'application des matériaux quantiques, y compris les supraconducteurs. Les supraconducteurs sont utilisés dans les machines IRM et les trains à lévitation magnétique à grande vitesse, et peuvent être utilisés pour la transmission d'énergie à l'avenir. Le professeur Andrea Damaselli a déclaré : & " En appliquant ces technologies de pointe, nous sommes maintenant sur le point de dévoiler le mystère de la supraconductivité à haute température et de nombreux autres phénomènes fascinants de la matière quantique."
(Photos principales de l'Université de la Colombie-Britannique)
