به گزارش خبرگزاری مهر، محققان موسسه فیزیک کوانتوم ماکس پلانک آلمان در همکاری با چند موسسه آلمانی و اسپانیایی توانستند از الکترون هایی که توسط یک نوار نوری تحریک شده و در یک بلور فلز تنگستن براساس انرژی اولیه ای داشتند در سرعت های مختلف حرکت می کردند، تصویربرداری کنند.
این دانشمندان که نتایج تحقیقات خود را در مجله نیچر منتشر کرده اند، توانستند تفاوت های جزئی در زمانی که الکترون ها برای حرکت در یک فلز صرف می کنند را نشان دهند.
حرکت یک الکترون در یک ماده جامد در یک فضای زمانی نامحدود برابر با 10 و یا 100" آتوثانیه" اتفاق می افتد. هر آتوثانیه برابر با یک میلیاردیوم میلیاردیوم ثانیه است.
این تحقیق اولین تلاش دانشمندان برای مشاهده انتقال الکترون ها در یک ماده جامد است که با یک سیستم پیشرفته طیف سنج انجام شد.
این طیف سنج پیشرفته که Atr (ثبت کننده ناپایدار آتوثانیه) نام دارد، می تواند تصاویری با وضوح تصویر در مقیاس آتوثانیه را تهیه کند.
برمبنای "اثر فتوالکتریک" که نخستین بار در پایان قرن نوزدهم توسط "هاینریش رودولف هرتز" مطرح و چند سال بعد مجددا از سوی آلبرت انیشتن بکار گرفته شد، یک ماده می تواند توسط یک تشعشع نوری ساطع کننده الکترون ها (فوتوگسیل) ضربه بخورد.
بنابراین اثر، الکترون می تواند از نوری که از یک حالت با انرژی کم به حالت تحریک با انرژی بالا می گذرد، ضربه بخورد.
این محققان اکنون دریافتند که سرعتی که با آن این ذرات حرکت می کنند نه تنها به انرژی فوتونی که به آنها ضربه می زنند بستگی دارد، بلکه همچنین این سرعت به وضعیتی که این ذرات در مرحله آغاز در آن قرار گرفته اند نیز وابسته است.
در این آزمایش طیف سنج Atr یک نوار نوری را در نزدیکی طیف مادون قرمز(Nir) گسیل کرد و درپی آن نوار دیگری در طیف انتهای فرابنفش (Xuv) که فوتو گسیل را تحریک می کند، ساطع شد.
دانشمندان مشاهده کردند که درتضاد با آنچه در اتم های مجزا مشاهده می شود، در یک ماده جامد حالت های انرژیکی مختلفی وجود دارد.
برای مثال، در یک بلور فلز تنگستن حداقل می توان دو سطح انرژی را تشخیص داد که در آنها الکترون ها وجود دارند.
این آزمایش نشان داد الکترون هایی که از یکی از این سطح ها با عنوان 4f عزیمت می کنند، با 100 آتوثانیه تاخیر نسبت به سطح دیگر حرکت می کنند.
این محققان معتقدند که این توانایی الکترون ها در مواد جامد می تواند در توسعه فناوری های پیشرفته در عرصه نیمه هادی ها، الکترونیک مولکولی، اپتوالکترونیک و فتوولتائیک مورد استفاده قرار گیرند.
نظر شما