Araştırmacılar, fononlar ve plazmonlar gibi kuaziparçacıkların zaman ve enerji çözünürlüklü çalışmalarını mümkün kılmak için elektron mikroskoplarında kullanılan elektronların enerji yayılımını azaltacak bir teknik sunuyor.
Bir asır önce icat edilen elektron mikroskopları artık deneysel araştırma laboratuvarlarında yaygın olarak kullanılıyor. Bilim insanları, bir maddeyi elektronlarla görüntüleyerek ışıkla görülebilenlerden 1000 kat daha küçük ayrıntıları çözebiliyor. Darbeli elektron ışınları da bu cihazlar tarafından bir malzemenin kuasipartiküllerinin nasıl davrandığı gibi geçici fenomenleri araştırmak için kullanılabilir. İsrailli araştırmacı Yannai ve çalışma arkadaşları, darbeli bir görüntüleme ışını içinde elektronların enerji yayılımını daraltarak bu kapasitenin nasıl artırılabileceğini gösteriyor.
Bu yöntemde kullanılan ultra kısa darbelerin kaçınılmaz olarak az miktarda elektron içermesi gerektiğinden, teknikleri ultra hızlı görüntüleme için çok önemli olan ışının parlaklığını koruyor. Çalışma ekibini yöneten Ido Kaminer’e göre, “Tekniğimiz, şu anda pratik olmayan birçok potansiyel zaman ve enerji çözümlemeli araştırmanın yolunu açıyor.”
Bir elektron mikroskobunun çözünürlüğünü sınırlayan en önemli şeylerden biri elektron enerji yayılımıdır. Işın monokromatik olmaya ne kadar yakınsa, bu yayılma o kadar küçük ve çözünürlük o kadar yüksek olur. Amaçlanan aralığın dışındaki enerjilere sahip elektronları filtrelemek, enerji yayılımını azaltmak için kullanılan geleneksel yöntemdir. Ancak bu yöntem elektron akısını büyük ölçüde düşürür ki bu da mikroskobun etkinliğini engelleyebilecek bir başka husustur.
Yannai ve meslektaşları tarafından gösterilen kayıpsız monokromatörde ışındaki elektronların hiçbiri filtrelenmediği için ışının başlangıçtaki akısı korunuyor. Bunun yerine ekip, amaçlanan enerji aralığının dışındaki elektronların enerjisini değiştirmek için terahertz elektrik alanlarını kullanıyor. Bunu, elektrik alanlarını hem zamansal hem de uzamsal olarak değiştirerek başarıyorlar; bu da alanın daha az enerjik elektronları hızlandırırken daha enerjik olanları yavaşlatmasına neden oluyor.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v16/s147
