Sử dụng một quy trình gọi là gắn kết positron qua trung gian khoan (AMPS), các nhà khoa học từ Phòng thí nghiệm Positron ở UTA Khoa Vật lý đã phát triển một kỹ thuật mới có thể đo các tính chất của lớp vật liệu nguyên tử trên cùng.
Công cụ quang phổ mới lạ này sử dụng ảo photon để đo một cách chọn lọc cấu trúc điện tử của lớp nguyên tử trên cùng. Khi các positron tới thay đổi từ trạng thái chân không sang trạng thái bề mặt liên kết trên bề mặt mẫu, chúng tạo ra các photon ảo có năng lượng để kích thích các electron vào chân không.
Phạm vi tương tác ngắn của các photon ảo hạn chế độ sâu thâm nhập ở mức xấp xỉ chiều dài sàng lọc Thomas-Fermi. Các phép đo và phân tích động năng của các electron phát ra được thực hiện trên một lớp graphene lắng đọng trên Đồng và chất nền Đồng sạch cho thấy các electron bị đẩy ra chỉ có nguồn gốc từ lớp nguyên tử trên cùng.
Alex Weiss, giáo sư và chủ tịch Khoa Vật lý UTA, cho biết, “Chúng tôi đã tìm ra cách sử dụng hiện tượng này mà chúng tôi phát hiện vào năm 2010 để đo lớp trên cùng và thu thập thông tin về cấu trúc điện tử cũng như hành vi của các electron ở lớp trên cùng. Điều đó sẽ xác định nhiều đặc tính của vật liệu, bao gồm cả độ dẫn điện và có thể có ý nghĩa quan trọng đối với các thiết bị chế tạo.”
Alex Fairchild, một học giả sau tiến sĩ tại Phòng thí nghiệm Positron, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Quy trình AMPS là duy nhất vì nó sử dụng các photon ảo để đo lớp nguyên tử trên cùng.”
“Điều này khác với các kỹ thuật điển hình như quang phổ quang phát xạ, trong đó một photon xuyên qua nhiều lớp vào khối vật liệu và do đó chứa thông tin kết hợp của các lớp bề mặt và lớp dưới bề mặt.”
Varghese Chirayath, trợ lý giáo sư nghiên cứu, nói, “Kết quả AMPS của chúng tôi cho thấy các photon ảo phát ra sau khi gắn positron tương tác tốt hơn với các electron mở rộng ra xa hơn trong chân không so với với nhiều electron định vị hơn đến vị trí nguyên tử. Do đó, kết quả của chúng tôi rất cần thiết để hiểu cách positron tương tác với bề mặt điện tử và cực kỳ quan trọng để hiểu các kỹ thuật dựa trên positron, chọn lọc bề mặt tương tự khác.”
Weiss lưu ý rằng Phòng thí nghiệm Positron UTA hiện là nơi duy nhất có thể phát triển kỹ thuật này nhờ khả năng của chùm positron của nó.
“UTA có lẽ có phòng thí nghiệm duy nhất trên thế giới có chùm positron có thể đi xuống mức năng lượng thấp cần thiết để quan sát hiện tượng này.”
Tạp chí tham khảo:
- Alexander J. Fairchild và cộng sự. Quang phổ quang phát sử dụng các photon ảo được phát ra bởi sự bám dính Positron: Một đầu dò bổ sung cho các cấu trúc điện tử bề mặt lớp trên cùng. Physical Review Letters. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.106801
