Araştırmacılar, elektronları bir tungsten nanotipten fırlatmak için aşırı kısa lazer flaşları kullanarak şimdiye kadar kaydedilen en kısa elektron patlamalarını üretmenin bir yolunu keşfettiler. Bu buluş, elektronların elektronik devrelerden akış hızını arttırmak için kullanılabileceğinden elektronik için önemli etkilere sahip olabilir. Ekip, ışığın metallerin yüzeyinden elektronları koparma şeklini kontrol etmek için ışık alanı sentezi adı verilen bir teknoloji kullandı. Daha sonra elektron patlamalarının kısalığını ölçmek için ikinci bir zayıf lazer flaşı kullandılar. Araştırmacılar metodolojilerinin, teknolojideki uygulamalarını kolaylaştırmak için malzemelerdeki elektronların emisyonunu ve atomik hareketleri anlamak için bilimsel amaçlarla kullanılacağına inanıyorlar.
Bugüne kadarki en kısa elektron patlaması, Rostock Üniversitesi Fizik Enstitüsü’ndeki Extreme Photonics grubunun başkanı Profesör Eleftherios Goulielmakis ve Stuttgart’taki Max Planck Katı Hal Araştırma Enstitüsü’ndeki ortakları liderliğindeki bir araştırma ekibi tarafından yaratıldı. Elektronları bir tungsten nanotipten fırlatmak için son teknoloji lazer darbeleri kullandılar. Sonuçlar Nature dergisinde yeni yayımlandı.
Işığın metallerden elektronları serbest bırakma yeteneği uzun zamandır bilinmesine rağmen, süreci kontrol etmek oldukça zordur. Işığın elektrik alanının metallerin yüzeyinden elektronları nasıl çıkardığını kontrol etmek, her saniye yaklaşık bir milyon milyar kez yön değiştirdiği için zordur.
Rostock’lu araştırmacılar ve meslektaşları bu engeli, daha önce ekiplerinde yaratılmış olan ve bir ışık flaşının süresini kendi alanının tam bir salınımından daha azına indirmelerine olanak tanıyan çağdaş bir teknik olan ışık alanı sentezini kullanarak aştılar. Daha sonra elektronları bir vakuma salmak için bir tungsten iğnenin ucunu bu flaşlarla aydınlattılar.
Araştırma ekibinin lideri Eleftherios Goulielmakis, alanının yalnızca bir döngüsünü oluşturan ışık darbelerini kullanarak elektronların tungsten ucundan çok kısa bir süre içinde serbest bırakılması için tekmelenmesini hassas bir şekilde kontrol etmenin artık mümkün olduğunu ekliyor.
Yine de araştırmacılar bu elektron patlamalarının ne kadar kısa olduğunu belirleyecek bir yöntem geliştirene kadar sorun çözülemedi. Bu zorluğun üstesinden gelmek için araştırmacılar, lazer elektronları kısa süreliğine nanotipten dışarı ve vakuma doğru iterken elektronların görüntülerini yakalayabilen yepyeni bir kamera türü yarattılar.
Araştırmanın başyazarı Dr. Hee-Yong Kim’e göre yeni çalışmanın başarısının anahtarı, son derece zayıf ikinci bir ışık flaşının kullanılmasıydı. Kim sözlerine şöyle devam ediyor: “Bu ikinci lazer flaşı, elektron patlamasının enerjisini incelikle değiştirerek zaman içinde nasıl değiştiğini gözlemleyebiliyor. “Kutuda ne var?” oyunuyla karşılaştırılabilir.
Oyuncular bir nesneye gerçekten bakmadan onu tanımaya çalışırlar.” diye devam ediyor ve ekliyor, “ancak sadece elleriyle dış hatlarını hissetmek için onu çevirerek.
Peki elektronik bu teknolojiden nasıl yararlanabilir? Goulielmakis’e göre, elektronların kendilerini yavaşlatacak engellerden kaçınmak için vakum ortamında yoğun bir şekilde paketlenmiş uçlar boyunca ilerlediği minik elektronik devrelerin yaratılmasını öngörmek mümkün. Yazar şöyle devam ediyor: “Elektronları dışarı atmak ve bu uçlar arasında itmek için ışık kullanmak, gelecekteki elektronikleri bugünkü performansın birkaç bin katı kadar hızlandırabilir.”
Yine de bilim insanları, yeni oluşturdukları metodolojinin bilimsel amaçlar için hemen uygulanacağından eminler. Yeni makalenin yazarlarından Profesör Thomas Fennel, elektronların bir metalden bir ışık alanı döngüsünün çok küçük bir kısmında fırlatılmasının “deneyleri önemli ölçüde basitleştirdiğini ve elektronların emisyonunu daha önce mümkün olmayan şekillerde anlamak için gelişmiş teorik yöntemler kullanmamıza olanak tanıdığını” söylüyor.
Elektron patlamalarımız, malzemelerdeki elektriksel ve atomik süreçlerin resimlerini elde etmek için büyük çözünürlük sunduğundan, bunları teknolojideki uygulamalarını kolaylaştırmak için karmaşık malzemeleri kapsamlı bir şekilde anlamak için kullanmayı amaçlıyoruz.
Kaynak: scitechdaily
