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阿秒显微镜揭示纳米材料和太阳能电池

2024-01-06 20:57:47  来源:激光网原创    

半导体或分子内电子的运动发生在非常小的时间段内。奥尔登堡大学的物理学家Jan Vogelsang博士和其他研究人员现在在对这些超快过程的了解方面取得了显着的进步。

由于以前在纳米范围内无法达到的时间和空间分辨率,研究人员使用激光脉冲来跟踪从氧化锌晶体表面放电的电子动力学。

通过这些研究,该小组证明了一种技术的实用性,该技术可用于更好地了解电子在纳米材料和新型太阳能电池中的行为。

该研究由隆德大学的研究人员进行,并发布在科学期刊《高级物理研究》上。研究人员中有Anne L'Huillier教授,她是去年的三位诺贝尔物理学奖获得者之一。研究团队在研究中将阿秒物理技术与光发射电子显微镜相结合,这是一种独特的电子显微镜。

研究人员用令人难以置信的短暂光脉冲刺激电子,并观察由此产生的行为。Vogelsang解释说:“这个过程很像闪光灯捕捉摄影中的快速运动。阿秒非常短暂;它们只是十亿分之一秒的十亿分之一。

正如研究小组报告的那样,类似的实验尚未能够达到追踪电子运动所需的时间精度。与更大更重的原子核相比,基本粒子的旋转速度要快得多。

尽管存在技术挑战,但这项工作的研究人员设法在不牺牲时间或空间分辨率的情况下整合了阿秒显微镜和光发射电子显微镜。

采用每秒产生大量阿秒闪光的光源是实现这一进步的因素之一。科学家们能够在不相互干扰的情况下检查闪光的行为,因为每次闪光平均从晶体表面排出一个电子。

福格申解释说:“每秒生成的脉冲越多,就越容易从数据集中提取小的测量信号。

这项研究的测试是在隆德大学的Anne L'Huillier实验室进行的。她的实验室是世界上为数不多的配备此类实验所需技术工具的实验室之一。福格申目前正在奥尔登堡大学建立一个类似的实验实验室。

2017年至2020年,福格申在隆德大学担任博士后研究员。这两个小组打算在未来进行更多的研究,并研究电子在其他材料和纳米结构中的行为。

自 2022 年以来,福格申一直担任奥尔登堡大学阿秒显微镜研究小组的负责人。德国研究基金会备受推崇的艾美奖计划为该小组提供资金。

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