באמצעות תהליך הנקרא הדבקת פוזיטרון באמצעות מקדחה (AMPS), מדענים ממעבדת פוזיטרון ב- UTA המחלקה לפיזיקה פיתחה טכניקה חדשה שיכולה למדוד את התכונות של שכבת החומרים האטומית העליונה ביותר.
כלי ספקטרוסקופי חדש זה משתמש בווירטואלי פוטונים למדוד באופן סלקטיבי את המבנה האלקטרוני של השכבה האטומית העליונה. כאשר פוזיטרונים נכנסים משתנים ממצבי ואקום למצבי פני שטח קשורים על פני הדגימה, הם מייצרים פוטונים וירטואליים עם האנרגיה לעורר אלקטרונים לתוך הוואקום.
טווח האינטראקציה הקצר של הפוטונים הווירטואליים מגביל את עומק החדירה לאורך ההקרנה של תומס-פרמי בערך. מדידות וניתוח האנרגיות הקינטיות של האלקטרונים הנפלטים על גבי שכבה אחת של גרפן שהופקדו על נחושת ומצע הנחושת הנקי מראים שהאלקטרונים הנפלטים מקורם אך ורק בשכבה האטומית העליונה ביותר.
אלכס וייס, פרופסור ויו"ר המחלקה לפיזיקה של UTA, אמר, "הבנו איך להשתמש בתופעה הזו שגילינו ב-2010 כדי למדוד את השכבה העליונה ולקבל מידע על המבנה האלקטרוני והתנהגות האלקטרונים בשכבה העליונה. זה יקבע את התכונות הרבות של החומר, כולל מוליכות, ויכולות להיות לו השלכות חשובות על בניית מכשירים".
אלכס פיירצ'יילד, חוקר פוסט-דוקטורט במעבדת פוזיטרון, המחבר הראשי של המחקר, אמר: "תהליך AMPS הוא ייחודי מכיוון שהוא משתמש בפוטונים וירטואליים כדי למדוד את השכבה האטומית העליונה ביותר."
"זה שונה מטכניקות טיפוסיות כמו ספקטרוסקופיה פוטו-פליטה, שבה פוטון חודר לשכבות מרובות לתוך עיקר החומר ולכן מכיל את המידע המשולב של שכבות פני השטח והתת-קרקע."
Varghese Chirayath, עוזר פרופסור למחקר, אמר, "תוצאות ה-AMPS שלנו הראו כיצד פוטונים וירטואליים הנפלטים בעקבות הדבקת פוזיטרונים אינטראקציה רצוי עם אלקטרונים הנמשכים יותר לתוך הוואקום מאשר עם אלקטרונים מקומיים יותר לאתר האטומי. התוצאות שלנו חיוניות אם כן כדי להבין כיצד פוזיטרונים מתקשרים עם פני השטח אלקטרונים והם חשובים ביותר כדי להבין טכניקות אחרות, סלקטיביות על פני השטח, מבוססות פוזיטרונים.
וייס ציין כי מעבדת הפוזיטרון של UTA היא כיום המקום היחיד שניתן היה לפתח טכניקה זו בשל היכולות של קרן הפוזיטרון שלה.
"ל-UTA יש כנראה את המעבדה היחידה בעולם שיש לה קרן פוזיטרונים שיכולה להגיע לאנרגיות הנמוכות הדרושות כדי לצפות בתופעה הזו."
עיון ביומן:
- אלכסנדר ג'יי פיירצ'יילד ואחרים. ספקטרוסקופיה של פוטו-פליטה באמצעות פוטונים וירטואליים הנפלטים על ידי הדבקת פוזיטרון: בדיקה משלימה למבנים אלקטרוניים משטחים עליונים. מכתבי סקירה פיזית. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.106801
