دانشمندان آزمایشگاه پوزیترون با استفاده از فرآیندی به نام چسبندگی پوزیترون با واسطه مارپیچ (AMPS) UTA دپارتمان فیزیک تکنیک جدیدی را توسعه داده است که می تواند خواص بالاترین لایه اتمی مواد را اندازه گیری کند.
این ابزار طیف‌سنجی جدید از مجازی استفاده می‌کند فوتون برای اندازه گیری ساختار الکترونیکی بالاترین لایه اتمی به صورت انتخابی. هنگامی که پوزیترون های ورودی از حالت خلاء به حالت های سطح محدود روی سطح نمونه تغییر می کنند، فوتون های مجازی با انرژی برای تحریک الکترون ها به خلاء تولید می کنند.
محدوده اندرکنش کوتاه فوتون های مجازی، عمق نفوذ را تقریباً به طول غربالگری توماس-فرمی محدود می کند. اندازه گیری و تجزیه و تحلیل انرژی جنبشی الکترون های ساطع شده بر روی یک لایه منفرد گرافن رسوب بر روی مس و بستر مس تمیز نشان می دهد که الکترون های پرتاب شده منحصراً از بالاترین لایه اتمی منشاء می گیرند.
الکس وایس، پروفسور و رئیس دپارتمان فیزیک UTA، گفت: ما متوجه شدیم که چگونه از این پدیده ای که در سال 2010 کشف کردیم برای اندازه گیری لایه بالایی و به دست آوردن اطلاعاتی در مورد ساختار الکترونیکی و رفتار الکترون ها در لایه بالایی استفاده کنیم. این ویژگی بسیاری از مواد از جمله رسانایی را تعیین می کند و می تواند پیامدهای مهمی برای ساخت دستگاه ها داشته باشد.
الکس فرچایلد، محقق فوق دکتری در آزمایشگاه پوزیترون، نویسنده اصلی این مطالعه، گفت: فرآیند AMPS منحصر به فرد است زیرا از فوتون های مجازی برای اندازه گیری بالاترین لایه اتمی استفاده می کند.
این با روش‌های معمولی مانند طیف‌سنجی انتشار نوری متفاوت است، جایی که یک فوتون به لایه‌های متعددی در بخش عمده یک ماده نفوذ می‌کند و بنابراین حاوی اطلاعات ترکیبی لایه‌های سطحی و زیرسطحی است.
Varghese Chirayath، استادیار پژوهشی، گفت:, «نتایج AMPS ما نشان داد که چگونه فوتون‌های مجازی ساطع شده پس از چسبیدن پوزیترون ترجیحاً با الکترون‌هایی که بیشتر در خلاء گسترش می‌یابند تا با الکترون‌های محلی‌تر به محل اتمی، برهمکنش می‌کنند. بنابراین نتایج ما برای درک چگونگی تعامل پوزیترون ها با سطح ضروری است الکترون و برای درک سایر تکنیک های مشابه سطح انتخابی مبتنی بر پوزیترون بسیار مهم است.
ویس خاطرنشان کرد که آزمایشگاه پوزیترون UTA در حال حاضر تنها مکانی است که این تکنیک به دلیل قابلیت های پرتو پوزیترون آن می تواند توسعه یابد.
UTA احتمالاً تنها آزمایشگاهی در جهان دارد که دارای پرتو پوزیترون است که می تواند به انرژی های پایین مورد نیاز برای مشاهده این پدیده برسد.
مرجع مجله:
- الکساندر جی. فرچایلد و همکاران. طیف‌سنجی انتشار نوری با استفاده از فوتون‌های مجازی گسیل‌شده توسط چسباندن پوزیترون: یک کاوشگر مکمل برای ساختارهای الکترونیکی سطح لایه بالا. Physical Review Letters بهبه DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.106801
