Yn ddiweddar, mae Prifysgol Columbia ym Mhrifysgol Prydain wedi datblygu math newydd o ffynhonnell laser uwchfioled eithafol sy'n gweithredu sbectrosgopïen allyriadau ysgafn a ddatryswyd gan amser, sy'n gallu delweddu'r broses wasgaru electronau mewn amser cyflym iawn.
Gall sbectrosgopeg allyriadau optegol gofnodi ffrâm drwy ffrâm sut mae electronau'n rhyngweithio â rhai dirgryniadau atomig mewn bwydydd solid, cipio'r broses o greu ymwrthedd mewn rhai deunyddiau, a'r broses o gynhyrchu uwchddargludedd a ffenomena cwantwm macrosgop eraill mewn deunyddiau eraill. Gelwir y digwyddiadau gwasgaredig rhwng dirgryniad ac electronau yn ffononau, sy'n gallu achosi i electronau newid cyfeiriad ac egni. Mae'r rhyngweithio electron-ffonon hwn yn sail i lawer o gyfnodau rhyfedd o fater.
Dywedodd yr ymchwilwyr mai'r ffordd y mae electronau'n rhyngweithio a'u hamgylchedd microsgopig sy'n pennu priodweddau pob undod. Unwaith y byddwn wedi penderfynu ar y prif ryngweithiadau microsgopig sy'n pennu priodweddau deunyddiau, gallwn ddod o hyd i ffyrdd o gynyddu neu leihau'r rhyngweithio, a thrwy hynny gael electronau defnyddiol. perfformiad.
Defnyddia ymchwilwyr byliau laser byr iawn i gyffroi electronau unigol o'u hamgylchedd equilibrim arferol; yna defnyddiwch ail byliau laser, caead y camera, i ddal electronau'n wasgaredig yn gyflymach na'r atomau cyfagos ar raddfa amser nag un pwynt triliwn Mae un eiliad yn gyflym. Dywedodd yr ymchwilwyr, "Oherwydd sensitifrwydd uchel ein dyfais, gallwn fesur yn uniongyrchol sut mae electronau cyffrous yn rhyngweithio â dirgryniadau neu ffononau atomig penodol am y tro cyntaf."
Cynhaliodd yr ymchwilwyr arbrofion ar graffit, gan ddefnyddio sbectrosgopeg ffotoemission amser ac ongl i gyffroi electronau yn y graffit a monitro eu pydredd, tra'n rhyddhau ffononau. Mae'r amser sy'n gyson â'r broses pydredd yn darparu gwybodaeth uniongyrchol ar gyfer y cyplu electron-ffonon sy'n digwydd yn y system arbrofol. Dywed yr ymchwilwyr y gallai'r broses wasgaru sy'n creu ymwrthedd gyfyngu ar gymhwyso electroneg sy'n seiliedig ar garbon ym maes nanoelectroneg.
Mae rheoli'r rhyngweithio rhwng electronau ac atomau yn bwysig ar gyfer defnyddio deunyddiau cwantwm gan gynnwys uwchdygludyddion. Defnyddir uwchdygludyddion mewn peiriannau MRI a threnau ardollau magnetig cyflym, a gellir eu defnyddio ar gyfer trosglwyddo ynni yn y dyfodol. Dywedodd yr Athro Andrea Damaselli: "Drwy ddefnyddio'r technolegau arloesol hyn, rydym bellach ar fin dadorchuddio dirgelwch uwchddargludedd tymheredd uchel a llawer o ffenomenau diddorol eraill o fater cwantwm."
(Prif luniau o Brifysgol Columbia ym Mhrifysgol Prydain)
