Угловая фотоэмиссионная спектроскопия (ARPES) — один из ключевых методов в физике твердого тела. Он позволяет увидеть, как распределены электроны в материале по энергиям и импульсам, и тем самым восстановить его электронную структуру. Именно она определяет, будет вещество проводить ток, как оно реагирует на свет, тепло и магнитные поля.
Проблема в том, что сама ARPES плохо работает в магнитном поле, потому что оно сбивает фотоэлектроны с их естественной траектории и заставляет двигаться по кругу. Это серьезное ограничение, поскольку квантовые материалы, включая нетрадиционные сверхпроводники или топологические материалы, считаются критически важными для развития квантовых вычислений, высокоэффективной электроники, термоядерного синтеза и других областей. Однако многие из них необходимо использовать в присутствии магнитного поля, или же они активируются только под воздействием магнитных полей. Возможность непосредственно изучать электронную структуру этих материалов в магнитных полях значительно помогла бы уточнить принципы их работы.
Физики из Йельского университета предложили простой обходной путь, который опубликовали в журнале The Journal of Physical Chemistry Letters. Вместо одного сильного магнита они использовали подложку из множества микроскопических магнитов с чередующейся полярностью — по тому же принципу, что и обычные магнитные сувениры на холодильнике.
Такая структура создает очень сильное магнитное поле прямо у поверхности образца, но уже через несколько десятков нанометров оно почти полностью исчезает. Электрон успевает почувствовать поле лишь на очень коротком участке, а затем продолжает движение почти по прямой. В итоге детектор снова может корректно восстановить его траекторию и получить точную электронную картину материала.
Исследователи перенесли промышленный принцип массива Хальбаха в наномасштаб. В проекте участвовали группы из Йеля, Бостонского колледжа, Технологического института Джорджии и Университета Райса, которые объединили эксперименты, расчеты и моделирование.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что в России создан первый в мире белый лазер.
