في الآونة الأخيرة ، طورت جامعة كولومبيا البريطانية نوعا جديدا من مصدر الليزر فوق البنفسجي المتطرف الذي ينفذ التحليل الطيفي لانبعاثات الضوء التي تم حلها زمنيا ، والتي يمكن أن تصور عملية تشتت الإلكترون في وقت سريع للغاية.
يمكن أن يسجل التحليل الطيفي للانبعاثات البصرية إطارا بإطار كيفية تفاعل الإلكترونات مع اهتزازات ذرية معينة في المواد الصلبة ، والتقاط عملية توليد المقاومة في بعض المواد ، وعملية توليد الموصلية الفائقة وغيرها من الظواهر الكمومية العيانية في مواد أخرى. تسمى أحداث التشتت بين الاهتزاز والإلكترونات الفونونات ، والتي يمكن أن تسبب الإلكترونات لتغيير الاتجاه والطاقة. هذا التفاعل بين الإلكترون والفونون هو أساس العديد من المراحل الغريبة للمادة.
وقال الباحثون إن الطريقة التي تتفاعل بها الإلكترونات وبيئتهم المجهرية تحدد خصائص جميع المواد الصلبة. بمجرد أن نحدد التفاعلات المجهرية الرئيسية التي تحدد خصائص المواد ، يمكننا إيجاد طرق لزيادة أو تقليل التفاعلات ، وبالتالي الحصول على إلكترونات مفيدة. اداء.
يستخدم الباحثون نبضات ليزر قصيرة جدا لإثارة الإلكترونات الفردية من بيئة التوازن المعتادة. ثم استخدم نبضة ليزر ثانية، مصراع الكاميرا، لالتقاط الإلكترونات مبعثرة أسرع من الذرات المحيطة بها على مقياس زمني من تريليون نقطة ثانية واحدة سريعة. وقال الباحثون : "بسبب الحساسية العالية لجهازنا ، يمكننا قياس مباشرة كيف تتفاعل الإلكترونات متحمس مع الاهتزازات الذرية محددة أو الفونونات للمرة الأولى".
أجرى الباحثون تجارب على الجرافيت، باستخدام التحليل الطيفي لواحلة التحلل الضوئي بالزمن والزاوية لإثارة الإلكترونات في الجرافيت ومراقبة تسوسها، مع إطلاق الفونونات. يوفر ثابت الوقت لعملية الاضمحلال معلومات مباشرة عن اقتران الإلكترونات الفونون الذي يحدث في النظام التجريبي. ويقول الباحثون إن عملية التشتت التي تنتج المقاومة قد تحد من تطبيق الإلكترونيات الكربونية في مجال الإلكترونيات النانوية.
التحكم في التفاعل بين الإلكترونات والذرات مهم لتطبيق المواد الكمومية بما في ذلك الموصلات الفائقة. وتستخدم الموصلات الفائقة في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي وقطارات الارتفاع المغناطيسي عالية السرعة، ويمكن استخدامها لنقل الطاقة في المستقبل. وقال البروفيسور أندريا داماسيلي: "من خلال تطبيق هذه التقنيات المتطورة، نحن الآن على وشك الكشف عن سر الموصلية الفائقة عالية الحرارة والعديد من الظواهر الرائعة الأخرى للمادة الكمومية".
(بلدان جزر المحيط الهادئ الرئيسية من جامعة كولومبيا البريطانية)
