Dual-beamline fotoelektron momentum mikroskopi opgradering fremmer valens orbital analyse

Verdens første dual-beamline fotoelektron momentum mikroskop er blevet udviklet på UVSOR Synchrotron Facility, Japan. Denne innovative eksperimentelle station bringer gennembrud i undersøgelsen af ​​elektroners opførsel i materialer, der styrer materialeegenskaber, især ved analyse af valensorbitaler.

Forståelse af elektronernes adfærd i materialer er afgørende for fremskridt inden for materialevidenskab og enhedsteknik. Konventionel fotoelektronspektroskopi giver dyb indsigt i naturen af ​​den elektroniske struktur af faste stoffer. I øjeblikket forfølges udfordringen med at forske i elektroniske strukturer på mikrometerskalaen over hele verden.

Et avanceret momentopløst fotoelektronspektroskopiapparat med yderligere mikroskopisk funktion, kaldet "fotoelektronmomentummikroskop", blev konstrueret ved UVSOR Synchrotron Facility, Institute for Molecular Science, Japan, hvilket revolutionerede mikrometerskalaanalyser af adfærden hos elektroner.

Forskere fra Institute for Molecular Science / The Graduate University for Advanced Studies, SOKENDAI har i samarbejde med Osaka University opgraderet denne avancerede analysator og forsøgsstation til at bruge to undulatorstrålelinjer som excitationskilder. Ved at forgrene den eksisterende vakuum ultraviolette (VUV) strålelinje BL7U, er VUV-lys nu samtidigt blevet tilgængeligt ved fotoelektronmomentummikroskopet ud over en blød røntgenstråle fra beamline BL6U. Værket er offentliggjort i Journal of Synchrotron Radiation .

Denne verdens første "dual-beamline photoelectron momentum microscope" tillader 1) elementselektive målinger ved hjælp af det bløde røntgenlys, der græsser, og 2) meget symmetriske målinger ved hjælp af det normale indfaldende VUV-lys. At drage fordel af disse lyskilders fleksibilitet skaber en ny vej til multimodale analyser af elektronernes adfærd.

Fotoelektronspektroskopi i konfigurationen med normal incidens er kun tilgængelig med dette apparat hos UVSOR verden over. Meget symmetrisk konfiguration med en sådan normal forekomst letter præcise analyser af valensorbital via fotonpolarisationsafhængig overgang-matrix-elementanalyse. I dette arbejde anvendte forskerne denne tilgang til valenselektronerne på Au(111)-overfladen.

Denne unikke dual-beamline fotoelektron momentum mikroskopi giver dybere indsigt i elektronernes adfærd i materialer, innovative felter inden for kondenseret stof fysik, molekylær videnskab og materialevidenskab.

UVSOR synkrotronfacilitet

UVSOR er en synkrotronstrålingsfacilitet ved Institute for Molecular Science, Japan med verdens højeste ydeevne inden for det ekstreme ultraviolette energiområde og er meget brugt af indenlandske og oversøiske forskere. Det ekstreme ultraviolette energiområde er velegnet til at observere opførsel af elektroner, som er ansvarlige for egenskaber af molekyler og faste stoffer.

Synkrotronstråling, der udsendes fra en elektronlagringsring med en omkreds på omkring 50 meter, indføres i mere end et dusin forsøgsstationer, hvor en bred vifte af forskning inden for biovidenskab, miljø- og energividenskab samt fysiske og kemiske videnskaber udføres. Selvom det er det næstældste synkrotronstrålingsanlæg i Japan, siden det første lys blev observeret i 1983, opretholder det med succes den avancerede ydeevne ved at gennemgå intensive opgraderinger to gange.

Flere oplysninger: Kenta Hagiwara et al., Udvikling af dual-beamline fotoelektron momentum mikroskopi til valens orbital analyse, Journal of Synchrotron Radiation (2024). DOI:10.1107/S1600577524002406

Leveret af National Institutes of Natural Sciences