Надкороткі імпульси світла дозволили вченим побачити процес виникнення “внутрішньоатомних” екситонів

Надкороткі імпульси світла дозволили вченим побачити процес виникнення "внутрішньоатомних" екситонів

Коли потужне рентгенівське випромінювання “висвітлює” різні матеріали або великі молекули, електрони вибиваються з їх місць біля ядра атома.

Протягом довгого часу вчені вважали, що вивільнений електрон і залишилася позитивно заряджена “дірка” в електронній оболонці атома формують квазічастинку під назвою “внутрішньоатомний екситон”, подібно звичайним екситонів , що утворюється в середовищі напівпровідникових матеріалів. Але до останнього часу у вчених не було жодного доказу існування цих внутрішньоатомних екситонів.

Основні труднощі виявлення, вивчення властивостей і поведінки внутрішньоатомних екситонів полягає в тому, що ці квазічастинки є вкрай короткоживучими, і для їх вивчення не підходять технології і прилади, які використовуються для вивчення звичайних екситонів в напівпровідниках. Проте, групі вчених з Інституту квантової оптики Макса Планка (Max Planck Institute of Quantum Optics) вдалося зафіксувати факт існування внутрішньоатомних екситонів і визначити динаміку їх руху в режимі реального часу. Для цього вчені використовували спалаху рентгена, тривалістю в кілька сотень аттосекунд (1 аттосекунди = 0.000000000000000001 секунди), супроводжувані спалахами світла порівнянної тривалості. В результаті використання надкоротких спалахів у вчених вийшла супершвидкісної камера, Яка виявилася здатною зробити перші в історії науки знімки внутрішньоатомних екситонів, що виникають в діоксиді кремнію.

Ключовим моментом фіксації існування внутрішньоатомних екситонів стала розроблена в минулому році установка, здатна виробляти аттосекундні спалаху світла, точно синхронізовані зі спалахами рентгенівського випромінювання. “У нашому експерименті ми використовували спалаху рентгена для формування внутрішньоатомних екситонів в частинках з твердих матеріалів. А оптичні аттосекундні імпульси дозволили нам побачити рух цих екситонів в режимі реального часу” – розповідає Жюльєн Бертран (Julien Bertrand), один з дослідників, – “Комбінація двох надшвидкісних технологій дозволила нам зробити знімки екситонів, час “життя” не перевищує 750 аттосекунд”

“Крім того, що нам вдалося зафіксувати факт існування внутрішньоатомних екситонів і відстежити їх рух, ми змогли отримати масу інформації про основні властивості цих квазічастинок” – розповідає доктор Елефтерайос Гулілмакіс (Dr. Eleftherios Goulielmakis), керівник наукової групи, – “Наша технологія є першою надшвидкісною рентгенівської технологією, яка дозволяє вивчати квазічастинки, що існують в їх природних часових рамках “.

В даний час дослідницька група доктора Гулілмакіса розглядає можливість застосування їх технології для вивчення інших швидкоплинних процесів, що відбуваються на кордонах частинок з твердих матеріалів. Цілком ймовірно, що завдяки цій технології, яка знайшла додаткову “міць” звведенням в експлуатацію нового лазера на вільних електронах, буде зроблено безліч нових відкриттів, здатних зробити революцію в галузі електроніки, нанотехнологій, матеріалознавства і т.п.

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*