Forskere udtænker en ny måde at undersøge bevægelsen af ​​lavenergi-elektroner på

Det videnskabelige samfund har kendt til eksistensen af ​​elektroner i over hundrede år, men der er vigtige facetter af deres interaktion med stof, som forbliver indhyllet i mystik. Et særligt interesseområde er elektroner med lav energi eller elektroner, der har kinetisk energiniveau på ca. 10 elektronvolt (eV) eller mindre. Disse elektroner påvirker isolatorernes funktion i elektroniske systemer og er ansvarlige for strålingsskader i mennesker og andet biologisk væv.

Den klassiske metode til at studere, hvordan elektroner interagerer med stof, er ved at analysere deres spredning gennem tynde lag af et kendt stof. Dette sker ved at lede en strøm af elektroner mod laget og analysere de efterfølgende afvigelser i elektronernes baner.

"Højenergielektroner interagerer primært med de individuelle atomer i et stof, og deres spredning kan forudsiges af eksisterende generaliserede modeller, "sagde Ruth Signorell, professor i fysisk kemi ved ETH Zürich, det schweiziske føderale teknologiske institut. "I modsætning, elektroner med lav energi interagerer med hele det molekylære netværk, som omfatter atomernes kemiske bindinger og vibrationsbevægelse inden i stoffet, og deres spredning er i øjeblikket for kompleks til at forudsige med en model. Med det i tankerne, Vi har udviklet en alternativ tilgang til måling af lavenergielektroners bevægelse. "

Signorell og hendes kolleger forklarer deres arbejde i denne uge i Journal of Chemical Physics .

"En af vores nøgleidéer har været udviklingen af ​​en teknik, vi kalder 'aerosoloverlayer -metoden'. Det indebærer generering af aerosoldråber, der består af en solid kerne og en skal lavet af organiske materialer, der efterligner nogle af de polymerer, man ville finde i elektronik. At arbejde med disse dråber i et vakuum, vi kan bruge laserlys til at få kernen til at frigive elektroner, der bevæger sig gennem skallen. Når de når overfladen og flygter, vi kan måle forskellige målinger såsom deres intensitet, "Sagde Signorell.

"Aerosol -overlagsmetoden byder på to store fordele, "Sagde Signorell." Først, det gør det lettere at adskille spørgsmålene om transport af elektroner gennem skallen versus deres dannelse i kernen. Sekund, dråber med en størrelse, der kan sammenlignes med laserens bølgelængde, fungerer som resonatorer for laserlyset. Dette kan udnyttes til at generere et væld af yderligere oplysninger om elektroners interaktion med stof. "

"Den største udfordring ved denne metode er præcist at bestemme størrelsen af ​​kernen og skallen på aerosolpartiklerne. Selvom det stadig er svært at måle disse mængder, målingernes nøjagtighed påvirker nøjagtigheden af ​​den spredningsinformation, der genereres, "Sagde Signorell.

Fremadrettet, Signorell og hendes kolleger er interesserede i at udvide omfanget af deres arbejde med aerosoloverlay -metoden.

"Vi ønsker at anvende aerosoloverlejringsmetoden på forskellige materialer af forskellig tykkelse. Vi er især interesserede i meget tynde skaller, og hvordan deres strukturelle ændringer påvirker elektronernes udslip fra dråbens overflade. Dette er potentielt meget relevant for forskere, der undersøger videnskabelige spørgsmål relateret til til forskellige stoffers overflader og grænseflader, "Sagde Signorell." Med alt dette arbejde, vi håber fuldt ud at kunne analysere den brede vifte af eksperimentelle data, der kan genereres, så vi kan lære mere om bevægelse af lavenergieelektroner. "