Χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που ονομάζεται προσκόλληση ποζιτρονίων με τη μεσολάβηση κοχλία (AMPS), επιστήμονες από το Εργαστήριο Ποζιτρονίων στο UTA Το Τμήμα Φυσικής έχει αναπτύξει μια νέα τεχνική που μπορεί να μετρήσει τις ιδιότητες του ανώτερου ατομικού στρώματος υλικών.
Αυτό το νέο φασματοσκοπικό εργαλείο χρησιμοποιεί εικονικό φωτόνια να μετρήσει επιλεκτικά την ηλεκτρονική δομή του ανώτερου ατομικού στρώματος. Όταν τα εισερχόμενα ποζιτρόνια αλλάζουν από καταστάσεις κενού σε καταστάσεις δεσμευμένης επιφάνειας στην επιφάνεια του δείγματος, παράγουν εικονικά φωτόνια με την ενέργεια να διεγείρουν τα ηλεκτρόνια στο κενό.
Το μικρό εύρος αλληλεπίδρασης των εικονικών φωτονίων περιορίζει το βάθος διείσδυσης περίπου στο μήκος διαλογής Thomas-Fermi. Μετρήσεις και ανάλυση των κινητικών ενεργειών των εκπεμπόμενων ηλεκτρονίων που γίνονται σε ένα μόνο στρώμα graφένιο που εναποτίθενται στον Χαλκό και το καθαρό υπόστρωμα Χαλκού δείχνουν ότι τα εκτοξευόμενα ηλεκτρόνια προέρχονται αποκλειστικά από το ανώτερο ατομικό στρώμα.
Ο Alex Weiss, καθηγητής και πρόεδρος του Τμήματος Φυσικής UTA, είπε, «Καταλάβαμε πώς να χρησιμοποιήσουμε αυτό το φαινόμενο που ανακαλύψαμε το 2010 για να μετρήσουμε το ανώτερο στρώμα και να λάβουμε πληροφορίες σχετικά με την ηλεκτρονική δομή και τη συμπεριφορά των ηλεκτρονίων στο ανώτερο στρώμα. Αυτό θα καθορίσει τις πολλές ιδιότητες ενός υλικού, συμπεριλαμβανομένης της αγωγιμότητας, και μπορεί να έχει σημαντικές επιπτώσεις στην κατασκευή συσκευών».
Ο Alex Fairchild, μεταδιδακτορικός μελετητής στο Positron Lab, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, είπε: «Η διαδικασία AMPS είναι μοναδική επειδή χρησιμοποιεί εικονικά φωτόνια για να μετρήσει το ανώτερο ατομικό στρώμα».
"Αυτό διαφέρει από τις τυπικές τεχνικές όπως η φασματοσκοπία φωτοεκπομπής, όπου ένα φωτόνιο διεισδύει σε πολλαπλά στρώματα στον κύριο όγκο ενός υλικού και επομένως περιέχει τις συνδυασμένες πληροφορίες των επιφανειακών και υποεπιφανειακών στρωμάτων."
Varghese Chirayath, επίκουρος καθηγητής έρευνας, είπε, «Τα αποτελέσματά μας στο AMPS έδειξαν πώς τα εικονικά φωτόνια που εκπέμπονται μετά την προσκόλληση ποζιτρονίων αλληλεπιδρούν κατά προτίμηση με ηλεκτρόνια που εκτείνονται περισσότερο στο κενό παρά με περισσότερα εντοπισμένα ηλεκτρόνια στην ατομική θέση. Τα αποτελέσματά μας είναι επομένως απαραίτητα για να κατανοήσουμε πώς αλληλεπιδρούν τα ποζιτρόνια με την επιφάνεια ηλεκτρόνια και είναι εξαιρετικά σημαντικό να κατανοήσουμε άλλες παρόμοιες επιφανειακά επιλεκτικές τεχνικές που βασίζονται σε ποζιτρόνια».
Ο Weiss σημείωσε ότι το εργαστήριο ποζιτρονίων UTA είναι επί του παρόντος το μόνο μέρος που θα μπορούσε να αναπτυχθεί αυτή η τεχνική λόγω των δυνατοτήτων της δέσμης ποζιτρονίων του.
«Η UTA έχει πιθανώς το μοναδικό εργαστήριο στον κόσμο που έχει μια δέσμη ποζιτρονίων που μπορεί να φτάσει στις χαμηλές ενέργειες που απαιτούνται για την παρατήρηση αυτού του φαινομένου».
Αναφορά στο περιοδικό:
- Alexander J. Fairchild et al. Φασματοσκοπία φωτοεκπομπής με χρήση εικονικών φωτονίων που εκπέμπονται από την επικόλληση ποζιτρονίων: Ένας συμπληρωματικός ανιχνευτής για ηλεκτρονικές δομές επιφανείας κορυφαίου στρώματος. Επιστολές Φυσικής ΕπισκόπησηςΕ DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.106801
