Исследователи из Технологического университета Массачусетса «поймали» момент возбуждения электронов на поверхности топологического изолятора – и записали все на видео. Свои выводы и размышления на этот счет позже опубликовали в научном издании Physical Review Letters.

Записать упомянутый процесс – задание не из легких, ведь длится он всего 5 пикосекунд (10-12 секунд). Для исследования столь быстрых феноменов, как возбуждение электронов, нужны особые лазеры с чрезвычайно короткими вспышками, не превышающими нескольких фемтосекунд (10-15 секунд). Чтобы все сказанное приобрело больше смысла, можно добавить, что расстояние, преодолеваемое светом за секунду, составляет 300 тысяч километров. За одну фемтосекунду — лишь 300 нанометров!

Чтобы задуманное удалось, применили один из видов спектроскопии, специально «подтянутый» под намеченную цель. На первой стадии эксперимента поверхность поддали облучению лазерным импульсом, потом на уже почти возбужденные электроны упала яркая вспышка, а исследователи при этом следили за характеристиками отраженного света, продолжая придерживаться алгоритма. Паузу между первой и второй вспышками с каждым разом делали больше, со временем достигнув нужной картины возбуждения.

Добавим, что топологические изоляторы были открыты не так давно; это вещества, у которых свойства электронов на поверхности материала и в глубине резко отличаются.

Measurement of intrinsic Dirac fermion cooling on the surface of a topological insulator Bi2Se3 using time- and angle-resolved photoemission spectroscopy

Popularity: 8%

В Принстонском университете экспериментально доказали способность электронов из поверхностных слоёв мигрировать, преодолевая пространственные деформации, — сообщается в публикации ученых в журнале Nature.

Для эксперимента использовали кристалл сурьмы, который не может считаться чистым металлом. Для получения ступенчатой структуры сурьму вначале поместили в высоковакуумную камеру, затем обработали определенным образом и снизили температуру до 4К. читать далее »

Popularity: 6%

Создание нового лазера, фокусирующего в пятно, во много раз меньшее длины волны испускаемого в него света, позволит ученым создать новые линейки оптических микроскопов для изучения биологических молекул. Свойства лазера станут полезными также и в сфере электроники и коммуникаций.

В традиционных полупроводниковых лазерах рабочим телом является полупроводниковый кристалл, при размерах которого в нескольких сотен нанометров невозможно возбудить электроны.

Новая технология позволяет использовать поверхностные плазмоны — коллективные колебания электронов на поверхности металлов, таким образом, мы получаем источник лазерного излучения, в несколько раз меньший по размерам, чем длина испускаемого им света.

Однако длительное использование плазмонов ограничивается тем, что возбужденные электроны слишком быстро рассеиваются, отдавая энергию атомам кристаллической решетки металла.

В ходе эксперимента калифорнийских ученых была использована гибридная установка с использованием серебра и прослойкой фторида магния, в результате исследований был получен источник света размером в 5 нанометров.

Использование подобного приспособления позволит сделать современные телекоммуникационные и вычислительные устройства намного экономичнее и эффективнее, ведь миниатюрный источник света способен обходить явление дифракции.

Так как гибридный лазер является твердотельным, возможно его применение на всевозможных фотонных микросхемах.

Popularity: 7%