Analyse van elektronenbewegingen op nanoschaal met behulp van geavanceerde lichtpulsen
van Robert Schreiber
Oldenburg, Duitsland (SPX) 10 januari 2024
Onderzoekers uit Zweden en Duitsland, waaronder dr. Jan Vogelsang van de Universiteit van Oldenburg, hebben aanzienlijke vooruitgang geboekt in de studie van ultrasnelle elektronendynamica. Hun werk, dat de beweging van elektronen op het oppervlak van zinkoxidekristallen volgde met een ongekende ruimtelijke en temporele resolutie, markeert een opmerkelijke vooruitgang in het veld.
Dit onderzoek, onderdeel van het snel evoluerende domein van de ultrasnelle elektronendynamica, maakte gebruik van laserpulsen om elektronenbewegingen in nanomaterialen waar te nemen. De experimenten van het team, gedetailleerd beschreven in het wetenschappelijke tijdschrift Advanced Physics Research, demonstreren het potentieel van hun aanpak bij het begrijpen van elektronengedrag in toepassingen variërend van nanomaterialen tot nieuwe zonneceltechnologieën.
Centraal in hun succes stond de innovatieve combinatie van foto-emissie-elektronenmicroscopie (PEEM) en attoseconde-fysica-technologie. PEEM, een techniek die wordt gebruikt voor het onderzoeken van materiaaloppervlakken, werd gecombineerd met lichtpulsen van extreem korte duur, vergelijkbaar met het gebruik van een snelle flitser in fotografie, om elektronen te exciteren en vervolgens te volgen. “Het proces lijkt in de fotografie veel op een flits die een snelle beweging vastlegt”, legt Dr. Vogelsang uit.
Een van de belangrijkste uitdagingen op dit gebied is het bereiken van de noodzakelijke temporele precisie om deze ongelooflijk snelle elektronenbewegingen waar te nemen. Elektronen, aanzienlijk kleiner en sneller dan atoomkernen, vereisen uitzonderlijk snelle meettechnieken. De integratie van PEEM met attosecondemicroscopie, zonder concessies te doen aan de ruimtelijke of temporele resolutie, was een cruciale prestatie. Dr. Vogelsang verwoordde de doorbraak van het team: “We hebben nu eindelijk het punt bereikt waarop we attosecondepulsen kunnen gebruiken om de interactie van licht en materie op atomair niveau en in nanostructuren in detail te onderzoeken.”
De experimentele aanpak van het team profiteerde enorm van een krachtige lichtbron die 200,000 attosecondeflitsen per seconde kon genereren. Deze frequentie maakte het vrijkomen van individuele elektronen van het kristaloppervlak mogelijk, waardoor een ongestoorde studie van hun gedrag mogelijk werd. “Hoe meer pulsen per seconde je genereert, hoe gemakkelijker het is om een klein meetsignaal uit een dataset te halen”, merkte Dr. Vogelsang op, waarbij hij het belang van deze technologische mogelijkheid benadrukte.
Het onderzoek werd uitgevoerd in het laboratorium van de Universiteit van Lund in Zweden, onder leiding van professor dr. Anne L’Huillier, een gerenommeerd natuurkundige en een van de drie Nobelprijswinnaars in de natuurkunde van het voorgaande jaar. Het laboratorium van de Universiteit van Lund is een van de weinige ter wereld die is uitgerust voor dergelijke geavanceerde experimenten.
Dr. Vogelsang, die eerder als postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Lund werkte, richt momenteel een soortgelijk laboratorium op aan de Universiteit van Oldenburg. De samenwerking tussen deze twee instellingen zal worden voortgezet, met plannen om het elektronengedrag in verschillende materialen en nanostructuren te onderzoeken.
Sinds 2022 leidt Dr. Vogelsang de onderzoeksgroep Attosecond Microscopie aan de Universiteit van Oldenburg, ondersteund door het Emmy Noether-programma van de Duitse Onderzoeksstichting. Dit initiatief weerspiegelt de inzet van Duitsland om baanbrekend wetenschappelijk onderzoek te bevorderen.
Onderzoeksrapport:Tijdsopgeloste foto-emissie-elektronenmicroscopie op een ZnO-oppervlak met behulp van een extreem ultraviolet attoseconde-pulspaar
Gerelateerde Links
Universiteit van Oldenburg
Stellaire chemie, het universum en alles daarbinnen
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://www.spacedaily.com/reports/Nanoscale_electron_movement_analysis_using_advanced_light_pulses_999.html
