Ingrid Fadelli , Phys.org

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriSahə emitentli ultrasürətli ötürücü elektron mikroskopunda iki elektron impulsların yaradılması və yayılması. Kredit: Fiziki İcmal Məktubları (2025). DOI: 10.1103/lylq-m63c

Elektron mikroskoplarda elektronları dəqiq öyrənmək və manipulyasiya etmək bacarığı həm ultrasürətli görüntüləmə üsullarının, həm də kvant texnologiyalarının inkişafı üçün yeni imkanlar aça bilər.

Son bir neçə il ərzində fiziklər güclü elektrik sahələrinə məruz qaldıqda elektronları buraxan nanoölçülü sahə emitentləri adlanan kiçik metal uclardan istifadə etməklə heç bir materialla bağlı olmayan elektronların davranışını öyrənmək üçün yeni eksperimental alətlər hazırlayıblar.

Maks Plank Multidissiplinar Elmlər İnstitutunun tədqiqatçıları bu yaxınlarda yayılan elektron cütlərinin bir-biri ilə necə əlaqəsi və davranışlarının zamanla necə inkişaf etdiyinə yeni işıq salmaq məqsədi daşıyan bir araşdırma apardılar.

Onların Fiziki İcmal Məktublarında dərc olunan məqaləsi , ultrasürətli vaxt diapazonlarında elektron cütlərini birbaşa vizuallaşdırmaq və ardıcıl manipulyasiya etmək üçün perspektivli bir yanaşma təqdim edir.

Rudolf Haindl, məqalənin ilk müəllifi Phys.org-a dedi: “Cəmi iki il əvvəl biz elektron mikroskopda ultraqısa elektron impulslarının enerjidə özünəməxsus bir nizam nümayiş etdirdiyini kəşf etdik ki, bu, impulsdakı elektronların dəqiq sayı üçün çox xarakterikdir”. “Başqa sözlə, iki elektron müəyyən bir şəkildə davranır və üç və ya dörd elektron öz xüsusi yollarında.

“Effekt 2023-cü ildə Nature Physics nəşrində bildirildi və bu, mikroskopda birgə sürətlənmə zamanı elektronların qarşılıqlı Kulon itələnməsi nəticəsində yaranır.”

Yeni tədqiqatlarının bir hissəsi olaraq, Haindl və həmkarları nanotipdən yayılan ultraqısa elektron impulslarında yaxşı müəyyən edilmiş bir neçə elektron dəstələrinin dəqiq xüsusiyyətlərini araşdırmaq istədilər. Təhlillərində onlar eyni vaxtda bu elektronların enerjisinə və zamanla təkamülünə diqqət yetirdilər.

“Suallarımız belə idi: bu kiçik hissəciklər ansambllarında elektronların hər biri dəqiq olaraq mikroskopun nümunə müstəvisinə nə vaxt və hansı enerji ilə gəlir?” tədqiqatın aparıcı alimi professor Klaus Ropers dedi. “Bu suallar həm fundamental nöqteyi-nəzərdən aktualdır, həm də maraqlı bir eksperimental çağırış üçün onu ölçməyə çalışır, buna görə də biz əvvəlcə onu izlədik.”

Elektronları dəqiq öyrənmək və manipulyasiya etmək üçün quraşdırma

Emissiya olunan elektron cütlərinin zaman və enerji baxımından necə əlaqəli olduğunu öyrənmək üçün Haindl və onun həmkarları onlara nanometr nazik silikon membranın yaxınlığında güclü lazer impulsu ilə qarşılıqlı əlaqə yaratmağa icazə verdilər.

Bu membran elektronların içindən keçməsini təmin edərkən, lazerlə işıqlandırıldıqda səthində kiçik bir elektromaqnit sahəsi yaradır. Bu sahə öz növbəsində hərəkət edən elektronları səpələyir.Az elektron impulsların qeyri-elastik elektron-işığın səpilməsi. Kredit: Fiziki İcmal Məktubları (2025). DOI: 10.1103/lylq-m63c

Tədqiqatın nəzəri əsasını hazırlayan alim doktor Valerio Di Giulio izah etdi: “Elektronlar bu bölgəni keçərkən, onlar enerjinin cüzi yerdəyişməsi ilə nəticələnən işıqla enerji kvantlarını udmaq və ya emissiya edən fotonlarla mübadilə edə bilərlər”.

“Mübadilə edilən kvantların sayı işığın intensivliyindən asılı olduğundan, lazer və elektron impulslar arasındakı vaxtı tənzimləməklə biz elektronların işıqdan nə vaxt təsirləndiyini müəyyən edə bildik. Zamandan asılı olan bu enerji sürüşmələri elektron paylanmasının qısa müvəqqəti dilimlərini effektiv şəkildə təmin edir.”

Bu yanaşmadan istifadə edərək, tədqiqatçılar elektron cütlərinin həm vaxt, həm də enerji baxımından necə sıralandığını yenidən qura bildilər . Başqa sözlə, onlar elektronların korrelyasiyalı bir cüt olaraq nümunə müstəvisinə necə birlikdə gəldiyini dəqiq xəritələşdirə bildilər.

“Biz bilavasitə iki elektron impulsların tam faza-məkan paylanmasının xəritəsini çəkə bildik – ilk dəfə olaraq, bir neçə sərbəst elektronun zaman və enerji baxımından birlikdə necə təkamül etdiyini ortaya qoya bildik” dedi Haindl.

“Bu, onların əlaqələndirilmiş hərəkətinin təfərrüatlı mənzərəsini təqdim etdi. Digər əsas nəticə, elektronları attosaniyə rejiminə çatan dəqiqliklə saatlama qabiliyyətimizlə bağlıdır.”

Komanda müəyyən etdi ki, eyni lazer impulsu hər iki emissiya edilmiş elektronla qarşılıqlı təsirdə olduqda, elektronların səpələnmiş enerjiləri lazerin elektrik sahəsinin sürətli salınımları ilə birbaşa əlaqəli olur. Bu əlaqədən istifadə edərək, onlar sadəcə elektronların son kinetik enerjilərini seçməklə bu salınımların nisbi vaxtını müəyyən edə bildilər.

“Bizim nəzəri proqnozlarımız onu göstərir ki, bu təsirdən kvant sistemlərinin həyəcan mərhələsini və ehtimalını ardıcıl şəkildə idarə etmək üçün istifadə etmək olar”, – deyə doktor Di Giulio bildirib.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Elektron dövlətlərin mühəndisliyi üçün yeni bir marşrut

Ümumiyyətlə, Haindl və onun həmkarları tərəfindən aparılan təcrübələr göstərdi ki, emissiya olunan elektron cütlərinin uzununa faza fəzası bimodal (yəni, iki loblu) quruluşa malikdir. Bu rejimlərdən biri iki elektron arasındakı itələmədən, digəri isə onların dispersiyasından yaranır.

“Bu tədqiqatın inkişafı zamanı biz elektron enerji komponentləri arasında dolaşıq olma ehtimalını da nəzərdən keçirdik, lakin biz müşahidə etdik ki, müşahidə edilən korrelyasiya kvant mənşəli deyil, klassik mənşəyə malikdir”, – deyə doktor Di Giulio bildirib. “Bu fərqin tanınması vacibdir, çünki gələcək iş dizayn edilmiş kvant xüsusiyyətləri ilə çox elektron dövlətləri hədəfləmək istəyə bilər.”

Bu son iş tezliklə həyəcanlanmaların və az elektron kvant vəziyyətlərinin mühəndisliyi üçün yeni imkanlar aça bilər. Gələcəkdə bu mühəndis vəziyyətləri ultra sürətli görüntüləmə sistemlərini və müxtəlif kvant texnologiyalarını inkişaf etdirmək üçün istifadə edilə bilər.

Prof. Klaus Ropers, “İrəliyə baxaraq, bir elektronun hərəkətinin digərinin hərəkətinə aktiv şəkildə təsir göstərə biləcəyi rejimlərə doğru irəliləyərək, bir neçə elektron impulsların daha ətraflı şəkildə tədqiq etməyi planlaşdırırıq” dedi. “Biz həmçinin bu korrelyasiyaların yeni növ elektron şüaları yaratmaq üçün necə istifadə oluna biləcəyini araşdırmaqda maraqlıyıq, hansı ki, Kulon qarşılıqlı təsir onların strukturunu müəyyən edir.”

Haindl və onun həmkarları üçün uzunmüddətli məqsəd, son tədqiqatlarında tədqiq olunan konsepsiyaları həm ənənəvi (yəni, vaxtla həll olunmayan) və həm də ultrasürətli elektron görüntüləmə sistemlərinin inkişafına tətbiq etmək olacaq.

“Bu kontekstdə, uyğunlaşdırılmış bir neçə elektron impulslar dinamik proseslərin nanoölçülündə misli görünməmiş müvəqqəti qətnamə ilə tədqiqi üçün yeni yollar təklif edə bilər” dedi Haindl.

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Eqan tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Rudolf Haindl et al, Femtosecond və Attosecond Faza-Kosmos Korrelyasiyaları Az Hissəcikli Fotoelektron İmpulslarda, Fiziki Baxış Məktubları (2025). DOI: 10.1103/lylq-m63c . journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/lylq-m63c

Jurnal məlumatı: Fiziki İcmal məktubları , Təbiət Fizikası  

© 2025 Science X Network