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%