Registrering af fødslen af ​​en nanoplasma

Et internationalt team af forskere har med succes registreret fødslen af ​​en nanoplasma for første gang. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Fysiske anmeldelsesbreve, gruppen beskriver, hvordan de opnåede denne bedrift, og hvad de lærte af den.

Nanoplasma, som navnet antyder, er et plasma, der forekommer på nanoskala. Forskere har opdaget, at de kan skabe en ved at affyre en laser mod en meget lille klynge af atomer - at gøre det er en del af videnskaben om at studere objekter på nanoskala for at lære mere om deres egenskaber. Til det formål, Forskere vil gerne vide, hvad der sker, når nanoplasma dannes, men har haft svært ved at bestemme, fordi dannelsen sker så hurtigt. I denne nye indsats, forskerne har taget et skridt hen imod det mål ved at udvikle en måde at registrere fødselsprocessen for en nanoplasma.

Teknikken involverede isolering af en klynge af cirka 5000 xenon-atomer i et vakuumkammer og derefter affyring af en røntgen-laserpuls mod det - som fik nanoplasmaet til at dannes. For at optage processen, de affyrede en anden laser mod klyngen – denne med en infrarød stråle – og registrerede det absorptionsmønster, den skabte. Ved at affyre den anden laser igen og igen med en femtosekunds tidsopløsning og optage mønstrene efter hver eksplosion, forskerne var i stand til at lave en video fra de snapshots, der blev skabt.

Ved at studere videoen, de havde lavet, forskerne fandt ud af, at elektronerne, der blev tvunget ud af atomerne af lasereksplosionen, ikke alle forlod på samme tid. I stedet, de fandt ud af, at efter blot 10 femtosekunder, mange af atomerne havde absorberet noget af laserenergien, mens de beholdt deres elektroner, og et par andre mistede deres. Efter det, det var tiltrækningen mellem de frie elektroner og de positive ioner, der holdt det udviklende nanoplasma sammen. Denne tilstand førte til en masse kollisioner, som resulterede i deling af energi mellem atomerne. Forskerne rapporterer, at det var spændingen fra atomerne, der spillede en væsentlig rolle i migrationen af ​​energi - noget, der aldrig var set før. De afslutter med at foreslå, at deres teknik tilbyder et værdifuldt nyt værktøj til undersøgelse af stof i nanostørrelse.

© 2018 Phys.org