Дослідники вперше спостерігали в металі проміжні екситони

Дослідники вперше спостерігали в металі проміжні екситони (transient excitons) – первинний відгук вільних електронів на світло. Відомо, що електрони поверхні кристалів срібла можуть перебувати в экситоном стані в 100 разів довше, ніж електрони, розташовані в глибині металу. Ця обставина дозволяє здійснювати експериментальну візуалізацію екситонів з допомогою спеціально розробленої многоразмерной когерентної спектральної методики.

Виявлення екситонів в металі може дати додаткову інформацію про те, яким чином в сонячних батареях і клітинах рослин світло перетворюється в електричну і хімічну енергію.

Результати дослідження також можуть стати основою для нового способу зміни функцій металів для розробки активних елементів для різного роду технологій, заснованих на контролі ступеня відбиття світла металом.

Рис. 1. Интерферограмма демонструє залежність енергії фотоэлектрона від часу затримки між ідентичними фемтосекундными імпульсами підкачки і зондування, збудливими когерентну трехфотонную фотоэмиссию з поверхні кристала срібла. Интерферограмма є кадром з «фільму», що відображає залежність енергії фотоэлектрона від моменту, один кадр такого «фільму» відповідає затримці в 50 аттосекунд. Коливання інтенсивності сигналу фотоэлектрона показують, протягом якого часу світло залишається настільки занурені у формі экситонной поляризації під час нелінійного когерентної взаємодії з поверхнею срібла. (Малюнок з Nature Physics, 2014; 10 (7): 505 DOI: 10.1038/nphys2981).

Ми щодня дивимося в дзеркало, але квантово-механічний опис цього всім добре відомого явища досі недостатньо добре вивчено.

При віддзеркаленні світла від дзеркальної поверхні електромагнітна хвиля «трясе» вільні електрони металу, і є результатом цього процесу прискорення електронів створює майже ідеальну копію падаючого світла – забезпечує відображення.

Екситони – стани, в яких світло взаємодіє з речовиною за рахунок того, що фотони електромагнітного випромінювання зв’язуються c електронами молекул, металічних кристалічних ґраток і напівпровідникових матеріалів, важливі для реалізації як процесу генерації відображення в дзеркалі, так і явищ фотосинтезу або багатьох інших.

На жаль, вивчення і розуміння властивостей екситонів може їх коротким часом життя – вони існують близько 100 аттосекунд.

У новій роботі дослідникам вдалося вперше спостерігати екситони на поверхні металу, час життя яких було в 100 разів більше, ніж у екситонів в об’ємі металу, що дозволило візуалізувати ці стани.

Результати роботи дозволяють дізнатися більше про первинному экситонном відгук твердих речовин, що може стати основою для реалізації квантового контролю електронів в металах, напівпровідниках і органічних матеріалах. Результати нової роботи можуть виявитися корисними і для генерації інтенсивних фемтосекундний електронних імпульсів, здатних поліпшити дозвіл тих електронних мікроскопів, які стежать за рухом окремих атомів і молекул у ході структурних перетворень і/або хімічних реакцій.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *