В Исследовательском центре Юлиха представили новый инструмент для изучения свойств материалов — микроскоп импульса. Установка, полностью разработанная и собранная специалистами учреждения, предназначена для анализа поведения электронов в кристаллической решетке, что определяет электропроводность, магнетизм и другие характеристики веществ.
Разработку возглавил доктор Кристиан Туше, который начал заниматься этим направлением еще во время работы в Институте физики микроструктур имени Макса Планка в Галле. После перехода в Юлих в 2015 году он продолжил совершенствовать метод. Новое устройство, созданное совместно с механической мастерской, не имеет готовых аналогов у специализированных компаний. Отличительной чертой установки является использование настольного УФ-лазера, тогда как ранее для работы таких микроскопов требовались крупные исследовательские комплексы вроде ускорителей электронов.
Прибор основан на фотоэлектрическом эффекте, при котором свет выбивает электроны из материала, сохраняя их импульс и направление спина. Это позволяет восстановить их квантовое состояние. Импульсная микроскопия объединяет в себе возможности фотоэмиссионной спектроскопии и микроскопии. За одно или несколько измерений исследователь может получить полную картину, показывающую не только локализацию электронов, но и их траекторию, скорость, а также ориентацию спина. В качестве аналогии разработчики предлагают представить обычный микроскоп, фиксирующий положение людей на площади, и импульсный микроскоп, который показывает, куда они направляются и с какой скоростью.
Одним из результатов работы с новым прибором становится построение поверхности Ферми — своего рода карты распределения импульсов электронов, которая выступает в роли отпечатка пальца материала. По ней можно определить, является ли вещество металлом, полупроводником или квантовым материалом со сложными эффектами.
Ранее Наука Mail рассказывала про микроскоп для сверхдетального изучения живых клеток
