Пусть сила будет с вами: обнаруживать сверхбыстрые легкие по своей силе

Команда исследователей из Университета Макгилл разработали новую методику для выявления наноразмерных дефектов в материалах. Они считают, что это открытие приведет к улучшению оптических детекторов, используемых в широком спектре технологий, от мобильных телефонов до фотоаппаратов и волоконной оптики, а также в солнечных батареях.

Исследователи во главе с профессором Питером Grutter из Университета Макгилл, использовали атомно-силовой микроскопии для обнаружения сверхбыстрых сил, которые возникают, когда свет взаимодействует с веществом. В своей статье, опубликованной на этой неделе в PNAS, они демонстрируют, что силы, возникающие из двух, несвоевременные световые импульсы могут быть обнаружены с фемтосекундной точностью (это миллионные доли миллиардной доли секунды) и нанометровым пространственным разрешением в широком диапазоне материалов.

Усовершенствована методика использования излучения для обнаружения дефектов в материалах

«Чтобы понять и улучшить материалы, ученые обычно используют световые импульсы быстрее, чем 100 фемтосекунд, чтобы изучить, как быстро происходят реакции и определить медленных шагов в этом процессе», — объясняет Зенон Шумахер, бумага первый автор, который был в пост-докторантуре в Grutter лаборатории, когда исследование было сделано, и теперь базируется в ETH в Цюрихе. «Электрическое поле светового импульса колеблется каждые несколько фемтосекунд и будет толкать и тянуть на атомных размеров зарядов и ионов, составляющих вещество. Эти заряженные тела, затем двигаться или поляризовать, под эти силы и это движение, которое определяет оптических свойств материала».

Реальные материалы, используемые в солнечных батареях (также известный как фотоэлектрические) и в оптических детекторов, используемых в оборудовании, как сотовые телефоны и фотоаппараты имеют множество недостатков и дефектов различных типов, что очень трудно охарактеризовать, так как они, как правило, только нанометровых размеров. Кроме того, она была очень сложной для выявления и исследования «горячих точек» и «слабых звеньев» в материалах, которые могут замедлять или препятствовать светло-процессов, индуцированных, поскольку традиционные методы для выявления дефектов в среднем за различия в свойствах на большую площадь.

Видя наноразмерных дефектов в различных материалах

Новая технология, разработанная командой Макгилл совместная сверхбыстрых нелинейных оптических методов с высоким пространственным разрешением атомно-силовой микроскопии. Они показали, что их техника работает на изолирующей нелинейного оптического материала (кристалла linbo3), а также нанометр тонкий, двухмерный полупроводниковый слой молибдена диселенид (MoSe2), неорганическое соединение, используемое в оптической и сканирующей-зондовой микроскопии.

«Наша новая технология применима для любых материалов, таких как металлы, полупроводники и диэлектрики», — говорит Питер Grutter, старший автор на бумаге. «Это позволит использовать высокое пространственное и временное разрешение, чтобы изучить, понять и, в конечном счете, контроль за несовершенства фотоэлектрических материалов. В конечном счете, это должно помочь нам улучшить СЭ и оптических детекторов, используемых в широком диапазоне технологий».

почувствуйте разницу: спонсорские возможности