Электронная вспышка для нанотехнологии

 


Исследователи из Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy (MBI) (Berlin, Germany) открыли новый способ получения экстремально коротких электронных импульсов. Источник электронов представляет собой ультратонкую металлическую иглу, освещаемую короткими вспышками лазера. Испускаемые электронные импульсы могут способствовать изучению быстрых процессов, происходящих в наномире. Работа опубликована в Physical Review Letters.

Наноструктуры играют ключевую роль в физике, химии и материаловедении. Они являются основой современной электроники. Для определения структуры наноматериалов ученые как правило используют мощные электронные микроскопы, способные давать статичные изображения исследуемых объектов, усредненные по времени. Однако зачастую назначение наносистем тесно связано с динамическими процессами, происходящими менее чем за 1 пс (1 пс = 10-12 сек). Поэтому значительные усилия ученых по всему миру направлены на разработку методов, позволяющих зафиксировать такие процессы. Для этих целей задействуются ультракороткие импульсы света, рентгеновского излучения или электронов, которые могут предоставить прямую информацию о происходящих структурных изменениях.

Команда из MBI продемонстрировала новую методику генерации ультракоротких и локализованных электронных импульсов. Металлическая игла диаметром 40 нм освещается лазерными импульсами продолжительностью всего 0.007 пс. Под действием света происходит сильная эмиссия электронов. При определенных условиях возбуждения возможно получать экстремально короткие электронные импульсы продолжительностью менее 0.02 пс, определяющие резрешение по времени.

Возможности этого точечного источника электронов для визуализации наноструктур были продемонстрированы в эксперименте, в котором игла с расстояния 50 нм сканирует наножелоб на золотой поверхности. В сечении желоба отдача электронов меняется в соответствии с условиями генерации. Это позволяет определять профиль и распределение электромагнитного поля в желобе с нанометровым разрешением.

В настоящее время электронные импульсы применяются в первых экспериментах по визуализации быстрых процессов. Кроме использования иглы для сканирования, исследователи предлагают эксперименты по диффракции электронов с высочайшим разрешением по времени.

Источник: Нанотехнологическое сообщество