นักวิทยาศาสตร์จากห้องทดลองโพซิตรอนใช้กระบวนการที่เรียกว่าการติดโพซิตรอนแบบอาศัยสื่อกลาง (Auger-mediated Positron Sticking หรือ AMPS) UTA ภาควิชาฟิสิกส์ได้พัฒนาเทคนิคใหม่ที่สามารถวัดคุณสมบัติของชั้นอะตอมบนสุดของวัสดุได้
เครื่องมือสเปกโทรสโกปีแบบใหม่นี้ใช้เสมือน โฟตอน เพื่อวัดโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของชั้นอะตอมบนสุดแบบคัดเลือก เมื่อโพซิตรอนที่เข้ามาเปลี่ยนจากสถานะสุญญากาศเป็นสถานะพื้นผิวที่ถูกผูกไว้บนพื้นผิวตัวอย่าง โพซิตรอนจะผลิตโฟตอนเสมือนพร้อมพลังงานเพื่อกระตุ้นอิเล็กตรอนให้เข้าสู่สุญญากาศ
ช่วงอันตรกิริยาที่สั้นของโฟตอนที่เสมือนจะจำกัดความลึกของการเจาะให้เหลือประมาณความยาวในการคัดกรองของ Thomas-Fermi การวัดและการวิเคราะห์พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาซึ่งสร้างบนชั้นเดียวของ กราฟีน ที่สะสมอยู่บนทองแดงและซับสเตรตทองแดงที่สะอาดแสดงให้เห็นว่าอิเล็กตรอนที่ถูกปล่อยออกมานั้นมีต้นกำเนิดมาจากชั้นอะตอมบนสุดเท่านั้น
Alex Weiss ศาสตราจารย์และหัวหน้าภาควิชาฟิสิกส์ของ UTA กล่าวว่า “เราค้นพบวิธีใช้ปรากฏการณ์นี้ที่เราค้นพบในปี 2010 เพื่อวัดชั้นบนสุดและรับข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์และพฤติกรรมของอิเล็กตรอนในชั้นบนสุด ซึ่งจะเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติหลายอย่างของวัสดุ รวมทั้งการนำไฟฟ้า และอาจมีผลกระทบที่สำคัญต่อการสร้างอุปกรณ์”
Alex Fairchild นักวิชาการหลังปริญญาเอกใน Positron Lab ผู้เขียนหลักของการศึกษากล่าวว่า “กระบวนการ AMPS มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวเนื่องจากใช้โฟตอนเสมือนในการวัดชั้นอะตอมบนสุด”
“สิ่งนี้แตกต่างจากเทคนิคทั่วไป เช่น สเปกโตรสโคปีการแผ่รังสีด้วยแสง ซึ่งโฟตอนแทรกซึมหลายชั้นเข้าไปในมวลของวัสดุ และด้วยเหตุนี้จึงมีข้อมูลที่รวมกันของชั้นพื้นผิวและชั้นใต้ผิวดิน”
วาร์เกเซ จิรายัท ผู้ช่วยศาสตราจารย์วิจัย กล่าวว่า, “ผลลัพธ์ของ AMPS ของเราแสดงให้เห็นว่าโฟตอนเสมือนที่ปล่อยออกมาหลังจากการเกาะติดโพซิตรอนมีปฏิกิริยาอย่างไรกับอิเล็กตรอนที่ขยายออกไปในสุญญากาศมากกว่าอิเล็กตรอนที่มีตำแหน่งเฉพาะที่ไปยังบริเวณอะตอม ผลลัพธ์ของเราจึงเป็นสิ่งสำคัญในการทำความเข้าใจว่าโพซิตรอนมีปฏิกิริยากับพื้นผิวอย่างไร อิเล็กตรอน และมีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำความเข้าใจเทคนิคการเลือกพื้นผิวและโพซิตรอนอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน”
Weiss ตั้งข้อสังเกตว่า UTA Positron Lab ปัจจุบันเป็นสถานที่แห่งเดียวที่สามารถพัฒนาเทคนิคนี้ได้เนื่องจากความสามารถของลำแสงโพซิตรอน
“UTA อาจมีห้องปฏิบัติการแห่งเดียวในโลกที่มีลำแสงโพซิตรอนที่สามารถลงไปสู่พลังงานต่ำที่จำเป็นในการสังเกตปรากฏการณ์นี้”
การอ้างอิงวารสาร:
- อเล็กซานเดอร์ เจ. แฟร์ไชลด์ และคณะ สเปกโทรสโกปีการปล่อยแสงโดยใช้โฟตอนเสมือนที่ปล่อยออกมาจากการติดโพซิตรอน: โพรบเสริมสำหรับโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์พื้นผิวชั้นบนสุด จดหมายทางกายภาพความคิดเห็น. ดอย: 10.1103/PhysRevLett.129.106801
