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
Ему нужны ваши деньги
Длительный тест VW Amarok: итоги, конкуренты и стоимость владения
Mercedes против Volkswagen
Сравниваем пикап Mercedes-Benz X-класса с VW Amarok
Mercedes E-класса, который уделает любой «Гелик»
Как инженеры Mercedes-Benz для развлечения сделали из E-класса суровый внедорожник
Тест Mercedes S-класса, который стал еще роскошнее
За рулем обновленного Mercedes-Benz S-класса: главное
«Я ничего не делаю, и мне это нравится»
Откровения москвички, которая сдает жилье и принципиально не работает
Зарыться в песок
Купить квартиру на море теперь можно за миллион рублей и дешевле
Входят и выходят
Самые известные, необычные и дорогие бордели мира
У вас упало
Что на самом деле происходит с ценами на квартиры в Москве