En teoretisk vej til polariseret elektronstråle nanospektroskopi

En trio af forskere fra universitetet i Göttingen, Université de Technologie de Troyes og Université Paris-Saclay, har udviklet en teoretisk vej til polariseret elektronstråle nano-spektroskopi. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Naturfysik , Hugo Lourenço-Martins, Davy Gérard og Mathieu Kociak, skitsere en teori, der indebærer at etablere et forhold mellem polariseret optisk spektroskopi og spredning af frie elektroner. David Masiello fra University of Washington har udgivet et nyheder og synspunkter i samme tidsskriftsudgave, der beskriver forskernes arbejde.

Elektronspektroskopi bruges til at studere den elektroniske struktur af atomer og molekyler. Det kan også bruges til at studere dynamikken i sådanne strukturer. Teknologien er baseret på at analysere de energier, der udsendes af elektroner. Men som Masiello bemærker, et problem med elektronspektroskopi er, at uden polarisering, det er ikke i stand til at levere den samme slags funktioner som optisk spektroskopi. I denne nye indsats, forskerne har fundet en sammenhæng mellem optisk spektroskopi (det vil sige polariseret) og spredningen af ​​frie elektroner - et fund, der antyder muligheden for polariseret elektronstråle nanospektroskopi. For at finde dette forhold, de fokuserede deres indsats på de dobbelte modsatrettede grænser, der opstår under spredning af hvirvelelektronstråler, der har ikke-lokaliserede mål. De begyndte med at se på den brede taljegrænse og derefter på den smalle taljegrænse (hvor laseren var meget tydeligt fokuseret). De gik derefter videre til en analyse af uelastisk elektronspredning under forskellige scenarier. Ved at gøre sådan, de fandt ud af, at virtuelle fotoner udskiftes, når en fri-elektron-hvirvelstråle affyres mod et mål, afslører en forbindelse mellem uelastisk spredning af skalære elektronbølger og polariseret optisk spektroskopi. De fandt så på en matematisk formel til at beskrive det polariserede elektron-energitabssignal, som de brugte til at udlede sandsynligheden for energitab.

Resultatet af deres arbejde viste, at energitab under spektroskopi giver mulighed for at måle den polariserede elektromagnetiske tæthed af tilstande (især spin-tilstanden) - og det tyder på, at energitab i sådanne systemer kan bruges til at løse problemer med nano-optik, muligvis fører til polariseret elektron-stråle nano-spektroskopi.

© 2021 Science X Network