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Diagrama conceitual mostrando um microscópio eletrônico de fotoemissão ultrarrápida. O caminho óptico é traçado brevemente, com o feixe se propagando através de elementos ópticos como um espelho fracionário (BS), um refletor (espelho) e um atenuador (ND) para finalmente atingir a superfície da amostra. A figura ilustra a luz de comprimento de onda infravermelha para bombeamento, e a luz ultravioleta extrema pode ser usada para excitar a superfície para produzir elétrons derramados para detecção, enquanto o estágio de atraso (DL) pode ser ajustado para fornecer a todo o sistema uma capacidade de resolução de tempo de femtossegundos a nanossegundos . Crédito: Jornal Internacional de Dinâmica de Sistemas Mecânicos (2023). DOI: 10.1002/msd2.12081. Reproduzido sob os termos da licença CC-BY.87 Copyright 2021, The Authors, publicado pela AIP. BS, divisor de feixe; DL, linha de atraso; FW, roda de filtro; G, grade; HF, fibra oca; HWP, placa de meia onda; L, lente; M, espelho reflexivo; ND, filtros de densidade neutra; P, periscópio; PEEM, microscópio eletrônico de fotoemissão; PH, módulo pinhole contendo um cintilador EUV; T1, primeiro espelho toroidal; T2, segundo espelho toroidal 2; V, válvula; VBS, divisor de feixe de vácuo.
Um estudo revelou novas dimensões na compreensão dos processos ultrarrápidos de carga e transferência de energia em microescala. A pesquisa investiga a dinâmica das partículas microscópicas, fornecendo insights que podem revolucionar o desenvolvimento de semicondutores e dispositivos eletrônicos.
Compreender o comportamento dinâmico das partículas microscópicas é crucial para o avanço das tecnologias em vários campos, incluindo a eletrônica e a ciência dos materiais. As técnicas de imagem tradicionais muitas vezes ficam aquém da captura desses processos rápidos. Dados esses desafios, há uma necessidade urgente de desenvolver métodos avançados de imagem que ofereçam alta resolução espacial e temporal para descobrir os meandros da dinâmica de elétrons e redes em materiais.
Uma equipe do Instituto de Tecnologia de Pequim, incluindo pesquisadores do Laboratório de Micro/Nano Fabricação de Laser, publicou uma revisão abrangente sobre microscopia eletrônica ultrarrápida (UEM) no Jornal Internacional de Dinâmica de Sistemas Mecânicos. Esta revisão explora os princípios e aplicações da Microscopia Eletrônica (TR-PEEM), Microscopia Eletrônica Ultrarrápida de Varredura (SUEM) e Microscopia Eletrônica de Transmissão Ultrarrápida (UTEM), destacando suas capacidades no estudo de processos ultrarrápidos em materiais.
A revisão discute três técnicas principais de UEM: fotoemissão resolvida no tempo TR-PEEM, SUEM e UTEM. TR-PEEM utiliza um microscópio eletrônico para visualizar a distribuição de emissões de fotoelétrons em superfícies, revelando a distribuição de energia eletrônica e a dinâmica de plasmons de superfície, e tem sido usado para estudar a transferência interfacial heterogênea de elétrons e o transporte ultrarrápido de elétrons em materiais monocristalinos.
SUEM combina microscopia eletrônica de varredura com pulsos de laser ultrarrápidos para obter alta resolução espacial e temporal, permitindo a observação da dinâmica de portadores em materiais de silício, interfaces de junção p-n e os efeitos de modificações de defeitos em nanofios semicondutores. Esta técnica é fundamental para a compreensão das propriedades do transportador influenciadas por defeitos, dopagem e orientação de superfície em monocristais.
UTEM oferece vários modos de imagem, incluindo espaço real, espaço inverso e espaço de energia, para estudar dinâmica de rede e transições de fase, revelando propagação de tensão em materiais bidimensionais, transformações de fase martensítica em metais e processos de fusão e cristalização sob excitação destrutiva.
“A microscopia eletrônica ultrarrápida representa um avanço significativo em nossa capacidade de visualizar e compreender processos rápidos em escala atômica. Os insights obtidos com essas técnicas são cruciais para o desenvolvimento de tecnologias futuras em eletrônica e ciência de materiais”, disse o professor Lan Jiang, um dos principais pesquisador na área do Instituto de Tecnologia de Pequim.
Os avanços nas técnicas de UEM têm amplas implicações para a pesquisa científica e aplicações industriais. Ao fornecer insights detalhados sobre a dinâmica ultrarrápida de elétrons e redes, esses métodos podem orientar o desenvolvimento de semicondutores avançados, dispositivos optoeletrônicos e fotocatalisadores eficientes. Além disso, a capacidade de observar processos em tempo real a nível atómico abre novos caminhos para a exploração fundamental da física, da química e da ciência dos materiais, impulsionando, em última análise, a inovação em várias indústrias de alta tecnologia.
Mais Informações:
Yiling Lian et al, Sondagem da dinâmica de elétrons e redes por microscopia eletrônica ultrarrápida: Princípios e aplicações, Jornal Internacional de Dinâmica de Sistemas Mecânicos (2023). DOI: 10.1002/msd2.12081
Fornecido pela Maximum Academic Press
Citação: Acelerando através do microcosmo: insights sobre a dinâmica ultrarrápida de elétrons e redes (2024, 24 de junho) recuperado em 24 de junho de 2024 em https://phys.org/news/2024-06-microcosm-insights-ultrafast-electron-lattice.html
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