Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Popular

Menyinari dinamika skala nano – ScienceDaily


Fisikawan dari Universitas Konstanz, Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU Munich) dan Universitas Regensburg telah berhasil mendemonstrasikan bahwa pulsa elektron ultrashort mengalami pergeseran fasa mekanis kuantum melalui interaksinya dengan gelombang cahaya pada material nanofotonik, yang dapat mengungkap material nanomaterial. ‘ Kegunaan. Eksperimen dan hasil yang sesuai dilaporkan dalam edisi terbaru Kemajuan Sains.

Bahan nanofotonik dan metamaterial

Banyak bahan yang ditemukan di alam dapat mempengaruhi gelombang elektromagnetik seperti cahaya dengan berbagai cara. Namun, menghasilkan efek optik baru untuk tujuan pengembangan sel surya yang sangat efisien, perangkat cloaking, atau katalis sering kali memerlukan struktur buatan, yang disebut metamaterial. Bahan-bahan ini mencapai sifat luar biasa mereka melalui penataan canggih pada skala nano, yaitu melalui pengaturan seperti kisi dari blok bangunan terkecil pada skala panjang jauh di bawah panjang gelombang eksitasi.

Karakterisasi dan pengembangan metamaterial semacam itu membutuhkan pemahaman yang mendalam tentang bagaimana gelombang cahaya datang berperilaku ketika mereka mengenai struktur kecil ini dan bagaimana mereka berinteraksi dengannya. Akibatnya, struktur nano optically-bersemangat dan medan dekat elektromagnetik mereka harus diukur pada resolusi spasial dalam kisaran nanometer (~ 10-9 m) dan, pada saat yang sama, pada resolusi temporal di bawah durasi siklus eksitasi (~ 10 -15 dtk). Namun, ini tidak dapat dicapai dengan mikroskop cahaya konvensional saja.

Difraksi elektron sangat cepat dari struktur nano yang dieksitasi secara optik

Berbeda dengan cahaya, elektron memiliki massa diam dan oleh karena itu menawarkan resolusi spasial 100.000 kali lebih baik daripada foton. Selain itu, elektron dapat digunakan untuk menyelidiki medan elektromagnetik dan potensial karena muatannya. Sebuah tim yang dipimpin oleh Profesor Peter Baum (Universitas Konstanz) kini telah berhasil menerapkan pulsa elektron yang sangat pendek untuk mencapai pengukuran tersebut. Untuk itu, durasi pulsa elektron dikompresi dalam waktu dengan menggunakan radiasi terahertz sedemikian rupa sehingga para peneliti mampu menyelesaikan osilasi optik medan dekat elektromagnetik pada struktur nano secara detail.

Resolusi spasial dan temporal yang tinggi

“Tantangan yang terlibat dengan eksperimen ini terletak pada memastikan bahwa resolusi cukup tinggi baik dalam ruang maupun dalam waktu. Untuk menghindari efek muatan ruang, kami hanya menggunakan elektron tunggal per pulsa dan mempercepat elektron ini menjadi energi 75 kiloelektron volt,” jelasnya. Profesor Peter Baum, penulis terakhir pada studi dan ketua kelompok kerja untuk cahaya dan materi di Departemen Fisika Universitas Konstanz. Ketika dihamburkan oleh struktur nano, pulsa elektron yang sangat pendek ini mengganggu dirinya sendiri karena sifat mekanik kuantumnya dan menghasilkan gambar difraksi sampel.

Interaksi dengan medan elektromagnetik dan potensial

Penyelidikan struktur nano-tereksitasi optik didasarkan pada prinsip yang diketahui dari eksperimen probe pompa. Setelah eksitasi optik medan dekat, pulsa elektron ultrashort tiba pada titik waktu yang ditentukan dan mengukur medan yang dibekukan waktu dalam ruang dan waktu. “Menurut prediksi Aharonov dan Bohm, elektron mengalami pergeseran fasa mekanis kuantum dari fungsi gelombang mereka saat berjalan melalui potensial elektromagnetik,” jelas Kathrin Mohler, seorang peneliti doktor di LMU Munich dan penulis pertama studi tersebut. Pergeseran fase yang diinduksi secara optik ini memberikan informasi tentang dinamika cahaya ultra cepat di struktur nano, yang pada akhirnya memberikan urutan gambar seperti film yang mengungkapkan interaksi cahaya dengan struktur nano.

Sistem aplikasi baru untuk holografi dan difraksi elektron

Eksperimen ini menggambarkan bagaimana holografi elektron dan difraksi dapat dimanfaatkan di masa depan untuk meningkatkan pemahaman kita tentang interaksi materi cahaya mendasar yang mendasari bahan nanofotonik dan metamaterial. Dalam jangka panjang, ini bahkan dapat mengarah pada pengembangan dan optimalisasi optik kompak, sel surya baru, atau katalis yang efisien.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Konstanz. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Lagutogel/a>