近年、ブリティッシュコロンビア大学は、超高速時間で電子散乱過程を可視化できる時間分解発光分光法を実装する新しいタイプの極端紫外レーザー光源を開発しました。
光発光分光法は、電子が固体中の特定の原子振動とどのように相互作用するか、一部の材料で抵抗を発生させるプロセスを捉え、他の材料で超伝導やその他の巨視的な量子現象を生成するプロセスをフレームごとに記録することができます。振動と電子の間の散乱事象はフォノンと呼ばれ、電子の方向やエネルギーが変化する可能性があります。この電子-フォノン相互作用は、物質の多くの奇妙な相の基礎です。
研究者は、電子が相互作用する方法とその顕微鏡環境がすべての固体の特性を決定すると言いました。材料の特性を決定する主な顕微鏡相互作用を決定したら、相互作用を増減する方法を見つけることができ、有用な電子を得ることができます。パフォーマンス。
研究者は、通常の平衡環境から個々の電子を励起するために超短レーザーパルスを使用します。次に、2番目のレーザーパルス、カメラシャッターを使用して、1兆点よりも速く周囲の原子よりも速く散乱する電子を捕捉する1兆点よりも速く散乱する。研究者は、「私たちのデバイスの感度が高いため、励起された電子が特定の原子振動やフォノンとどのように相互作用するかを初めて直接測定することができます」と述べています。
研究チームは、時間と角度で分解された光放出分光法を用いてグラファイト中の電子を励起し、フォノンを放出しながらその崩壊を監視する実験を行った。崩壊過程の時定数は、実験系で発生する電子フォノン結合に関する直接的な情報を提供する。研究者は、抵抗を生み出す散乱プロセスは、ナノエレクトロニクスの分野における炭素ベースのエレクトロニクスの適用を制限するかもしれないと言います。
電子と原子の相互作用を制御することは、超伝導体を含む量子材料の応用にとって重要です。超伝導体はMRI機や高速磁気浮上列車に使用され、将来的にはエネルギー伝送に使用できます。アンドレア・ダマセリ教授は、「これらの最先端の技術を応用することで、高温超伝導の謎や量子物質の他の多くの魅力的な現象を明らかにしようとしています」と述べています。
(ブリティッシュコロンビア大学のメイン写真)
