За электронами следили каждую триллионную секунды
Установка была создана в лаборатории... Исследователи из Лозаннского политехнического института (EPFL) создали новую установку, позволяющую наблюдать за движением электронов в единичном нанообъекте.
Установка была создана в лаборатории квантовой оптоэлектроники EPFL, на ее совершенствование ушло 4 года работы ученых и более миллиона швейцарских франков инвестиций. Эта многокомпонентная техника позволит ученым улучшить понимание сил, движущих наномиром. Она позволяет рассматривать в динамике поведение объектов размером менее 10 нанометров с пикосекундным временным шагом.
Чтобы добиться таких результатов группа ученых во главе с профессором Бено Деву-Пледраном (Benoit Deveaud-Pledran) заменила стандартную нить в пушке электронного микроскопа на золотой фотокатод толщиной 20 нм. Золото, освещаемое ультрафиолетовым лазером, генерирует электронные лучи с частотой пульсации 80 тыс. раз в секунду. Каждый импульс содержит менее 10 электронов. Электроны возбуждают образец, заставляя его испускать свет. Далее спектроскопическая информация собирается и анализируется, чтобы на основе ее прорисовывать морфологию поверхности и проследить треки электронов в образце.
Деву-Пледран и его коллеги протестировали свою новую установку на пирамидальных квантовых точках. Эти точки, сделанные из арсенида галлия в лаборатории EPFL - идеальные полигоны для тестирования подобных технологий. Они содержат несколько различных наноструктур и имеют высоту всего 2 нм. Когда электронный луч соприкасается с пирамидой, электроны начинают распространяться вглубь нее через наноструктуры, теряя энергию, пока не доходят до квантовой точки в вершине пирамиды. Для наблюдений этого процесса критичен временной шаг, сейчас они ведутся с шагом 10 пикосекунд, а при шаге всего в 100 пикосекунд уже можно потерять важную информацию. Установка также позволяет изучать не только полупроводники, но и более твердые материалы, такие как алмаз или кремний, которые не люминесцируют в лучах лазера, но будут люминесцировать в высокоэнергетических электронных лучах.
Прогресс нанотехнологий - от квантовых вычислений до квантовой криптографии - зависит от того, как ученые смогут управлять наномасштабными процессами, сообщил Рhysorg.