Возбуждение электронов записали на видео

Четыре стоп-кадра возбуждения электронов. По вертикальной оси - энергия, по горизонтальной - импульс электронов. Фото Yihua Wang & Nuh Gedik

Инженеры из Массачусетского технологического университета записали на видео возбуждение электронов, происходящее на поверхности топологических изоляторов. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters, кратко ее содержание можно прочитать на сайте университета.

Записать динамику электронного феномена, который длится не более 5 пикосекунд (10-12 секунд) удалось при помощи особого вида спектроскопии. Вначале поверхность материала облучали возбуждающим электроны лазерным импульсом. После некоторой паузы следовала вторая вспышка света, которая падала на электроны, уже находящиеся в возбужденном состоянии. Анализируя спектр отраженного света, ученые получали данные о состоянии электронов в момент второго импульса. Паузу между первой и второй вспышками постепенно увеличивали, что позволило получить динамическую картину возбуждения.

Сложность подобного эксперимента заключается в том, что для изучения таких быстрых явлений, как возбуждение электронов, требуются лазеры, способные выдавать крайне короткие вспышки. Длительность импульса лазера, который применили ученые, не превышала нескольких фемтосекунд (10-15 секунд). Для сравнения: расстояние, которое проходит свет за одну секунду составляет 300 тысяч километров, за одну фемтосекунду - 300 нанометров. Ранее инженеры использовали такой лазер, чтобы "заглянуть за угол" - восстановить изображение по рассеянному свету короткого импульса.

В результате авторам удалось показать, как поверхностные электроны в селениде висмута проникают вглубь материала и как этот процесс зависит от температуры.

Топологическими изоляторами называют недавно открытые вещества, у которых резко отличаются свойства электронов на поверхности и в глубине материала. В них, например, существуют такие направления, вдоль которых проведение тока происходит без затраты энергии. При этом внутри материал остается изолятором.

Обсудить
Наука и техника00:0117 ноября

Пробила дно

Планета-пришелец расколола Землю и сдвинула континенты
Дон баритон
Умер Дмитрий Хворостовский — самый прославленный российский оперный певец
Циркуль в глаз
Судьба еврейского художника: от украинских сказок до нацистской выставки
«Происходящее — форма женского освобождения»
Йоаким Триер о мистической драме про лесбийскую любовь и Бога
Мистер Спок
Мы пощупали новейший Aston Martin Vantage и делимся первыми впечатлениями
Тест: какой автобренд круче
Угадываем компании, которые зарабатывают на нас больше остальных
Самые большие шины в мире
Огромные покрышки, которые подойдут даже машине Годзиллы
Из бананов и палок
Что получается, когда машины пытаются делать в Уганде, Кении и других странах
Ловушка для планктона
Тест: Какой офис идеально вам подходит
Это чисто Питер
Сколько стоят квартиры в воспетом Шнуром городе на Неве
Берите две
Пять стран, где ипотеку дают под смешной процент
«Моя бывшая живет на помойке»
Москвич сделал из жены бомжа, и ему не стыдно