Wykorzystując proces zwany przyklejaniem pozytonu za pośrednictwem ślimaka (AMPS), naukowcy z Positron Lab w UTA Wydział Fizyki opracował nową technikę, która może mierzyć właściwości najwyższej warstwy atomowej materiałów.
To nowatorskie narzędzie spektroskopowe wykorzystuje technologię wirtualną fotony do selektywnego pomiaru struktury elektronowej najwyższej warstwy atomowej. Kiedy nadchodzące pozytony zmieniają stan próżni na związany stan powierzchniowy na powierzchni próbki, wytwarzają wirtualne fotony z energią potrzebną do wzbudzenia elektronów w próżni.
Krótki zasięg oddziaływania wirtualnych fotonów ogranicza głębokość penetracji do mniej więcej długości ekranowania Thomasa-Fermiego. Pomiary i analiza energii kinetycznych emitowanych elektronów wykonane na pojedynczej warstwie grafenu osadzone na Miedzi i czystym podłożu z Miedzi pokazują, że wyrzucane elektrony pochodzą wyłącznie z najwyższej warstwy atomowej.
Alex Weiss, profesor i przewodniczący Wydziału Fizyki UTA, powiedział: „Wymyśliliśmy, jak wykorzystać to zjawisko, które odkryliśmy w 2010 roku, do pomiaru górnej warstwy i uzyskania informacji o strukturze elektronowej i zachowaniu elektronów w górnej warstwie. To określi wiele właściwości materiału, w tym przewodnictwo, i może mieć ważne implikacje dla urządzeń konstrukcyjnych”.
Alex Fairchild, doktor habilitowany w Positron Lab, główny autor badania, powiedział: „Proces AMPS jest wyjątkowy, ponieważ wykorzystuje wirtualne fotony do pomiaru najwyższej warstwy atomowej”.
„Różni się to od typowych technik, takich jak spektroskopia fotoemisyjna, w której foton penetruje wiele warstw w głąb materiału i dlatego zawiera połączone informacje o warstwach powierzchniowych i podpowierzchniowych”.
Varghese Chirayath, adiunkt naukowy, powiedziany, „Nasze wyniki AMPS pokazały, w jaki sposób wirtualne fotony emitowane po przyklejeniu pozytonu oddziałują korzystnie z elektronami, które rozciągają się dalej w próżni, niż z elektronami bardziej zlokalizowanymi w miejscu atomowym. Nasze wyniki są zatem niezbędne do zrozumienia, w jaki sposób pozytony oddziałują z powierzchnią elektrony i są niezwykle ważne dla zrozumienia innych podobnie selektywnych powierzchniowo technik opartych na pozytonach”.
Weiss zauważył, że UTA Positron Lab jest obecnie jedynym miejscem, w którym ta technika mogła zostać opracowana dzięki możliwościom wiązki pozytonów.
„UTA ma prawdopodobnie jedyne laboratorium na świecie, które ma wiązkę pozytonów, która może zejść do niskich energii potrzebnych do zaobserwowania tego zjawiska”.
Referencje czasopisma:
- Alexander J. Fairchild i in. Spektroskopia fotoemisyjna z wykorzystaniem wirtualnych fotonów emitowanych przez przyklejanie pozytonów: uzupełniająca sonda dla struktur elektronowych górnej warstwy powierzchni. Physical Review Letters, DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.106801
