Немецкие ученые разработали самый быстрый электронный микроскоп. С его помощью можно исследовать процессы, которые протекают в наноразмерных материалах в пределах аттосекунд. Работа опубликована в журнале Nature.
С помощью электронных микроскопов можно визуализировать очень малые структуры: кристаллические решетки твердых веществ, молекулы, наночастицы. Проблема при этом состоит в том, что большинство материалов не статичны. Частицы все время взаимодействуют друг с другом, перемещаются, изменяют свою конфигурацию. Хорошим примером является взаимодействие между светом и материей, которое часто встречается в современных материалах, лежащих в основе солнечных батарей, дисплеев и лазеров. В этих взаимодействиях на электроны влияют колебания световых волн, и динамика этих процессов очень быстрая, так как период колебаний световых волн может достигать аттосекунд (10-18 с). До сих пор было очень трудно визуализировать такие быстрые процессы.
Немецким ученым удалось разработать ультрабыстрый электронный микроскоп. Для этого они использовали быстрые колебания света, исходящего непрерывно из лазера, чтобы получить из луча электронов последовательность ультракоротких пульсов. В эксперименте ученые использовали в качестве источника электронов тонкую кремниевую мембрану, в которой электроны периодически ускорялись и замедлялись. Через какое-то время образовывались ультракороткие пульсы электронов. За счет лазера ученые обеспечивали взаимодействие с исследуемым объектом. С помощью электронных пульсов ученые могли измерить реакцию объекта на лазер. В результате получается запечатлеть процессы, протекающие за аттосекунды.
Далее ученые опробовали свой электронный микроскоп на некоторых наноматериалах. В ходе экспериментов им удалось показать хиральные поверхностные волны, которые могут распространяться в определенном направлении, а также задержки по времени между разными типами излучения в наноантеннах. Что интересно, ученые смогли и исследовать поверхностные явления, и зарегистрировать электромагнитные процессы.
Результаты исследования помогут в развитии не только фундаментальной науки, но и нанофотоники и других сфер. Так, в будущем благодаря этому могут быть разработаны новые фотонные интегральные схемы и метаматериалы.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
