Našli spôsob ako zviditeľniť spomalený pohyb elektrónov

Výskumníci z Inštitútu pre funkčnú hmotu a kvantové technológie na Stuttgartskej univerzite vyvinuli prevratnú metódu, ktorá im umožňuje pozorovať pohyb elektrónov v pevných látkach spomalene a odhaliť tak doteraz nepoznané javy. Tento objav má praktický význam pre cielený vývoj nových materiálov so špecifickými vlastnosťami. V materiáloch, ako sú kovy, izolátory a polovodiče, zmena niekoľkých atómov neovplyvňuje ich celkové vlastnosti.

Napríklad modifikované kovy stále vedú elektrinu a izolanty zostávajú nevodivé. V laboratórne vyrábaných pokročilých materiáloch však môžu drobné atómové zmeny viesť k úplne novým vlastnostiam, napríklad k prechodu z izolantov na supravodiče.

Aplikovaním jednopikosekundového elektrického impulzu na zlúčeninu nióbu a selénu sa výskumníkom podarilo narušiť kolektívny pohyb elektrónov, čím sa vytvorili deformácie veľkosti nanometrov a na krátky čas sa dal pozorovať komplexný pohyb elektrónov. Pochopenie toho, ako sa zastaví kolektívny pohyb elektrónov, umožňuje cielený vývoj materiálov so špecifickými vlastnosťami.

Mohlo by to viesť napríklad k ultrarýchlym spínacím materiálom pre budúce senzory alebo elektronické komponenty. Súčasné metódy na vizualizáciu jednotlivých atómov alebo ich pohybov buď dosahujú vysoké priestorové rozlíšenie, alebo vysoké časové rozlíšenie. Na dosiahnutie oboch tím skombinoval skenovací tunelový mikroskop, ktorý rozlišuje materiály na atómovej úrovni, s ultrarýchlou sondovou spektroskopiou.

Tím optimalizoval svoj mikroskop tak, aby opakoval experiment 41 miliónov krát za sekundu, čím dosiahol obzvlášť vysokú kvalitu signálu. Výsledky tohto výskumu, publikované v časopise Nature Physics, ponúkajú nový pohľad na vedu o materiáloch a môžu viesť k významnému pokroku v tejto oblasti. Štúdiom pohybu elektrónov na takejto detailnej úrovni môžu výskumníci odhaliť nové možnosti pre kvantové technológie a materiálovú vedu.

Zdroj: thebrighterside.news.