Ultrahurtig billeddannelse af elektronbølger i grafen (m/ video)

De hurtigste "film", der nogensinde er lavet af elektronbevægelser, er blevet fanget af forskere ved hjælp af US Department of Energy's Advanced Photon Source (APS) ved Argonne og Frederick Seitz Materials Research Laboratory ved University of Illinois i Urbana-Champaign (UIUC) . Filmene, som blev skabt ved at sprede røntgenstråler ud af grafen, viser, at interaktionen mellem grafens elektroner er overraskende svag.

Ved hjælp af uelastiske røntgenspredningsforsøg ved røntgenvidenskabens division 9-ID røntgenstråle ved APS, fysikere fra UIUC afbildede elektroners bevægelse i grafen med opløsninger på 0,533 Å og 10,3 attosekunder. Deres resultater blev offentliggjort i 5. november -udgaven af Videnskab .

Præcis hvor lille og hvor hurtig er disse målinger? En angstrom er 1/10, 000, 000, 000 meter, omkring bredden af ​​et hydrogenatom. Og et attosekund er til et sekund som et sekund er til universets alder.

Nobelprisen i fysik i 2010 blev tildelt Andre Geim og Konstantin Novoselov for deres arbejde med grafen, et enkelt atom-tykt lag af carbonatomer, der er sammensat i et bikagemønster, der udviser mange spændende egenskaber, herunder stor styrke, fleksibilitet, fremragende elektrisk ledningsevne, og varmebestandighed. Som resultat, grafen er et kandidatmateriale til en lang række applikationer, herunder en ny generation af billige, fleksibel elektronik. Et stort udestående spørgsmål om dette materiale er, om elektronerne i grafen bevæger sig uafhængigt, eller hvis deres bevægelse er korreleret af Coulomb frastødning.

Forskerne i denne undersøgelse fandt ud af, at grafen screener Coulomb -interaktioner overraskende effektivt, får det til at fungere som en simpel, uafhængig elektron-halvmetal. Deres arbejde forklarer flere mysterier, herunder hvorfor fritstående grafen ikke bliver en isolator som forudsagt. Undersøgelsen demonstrerer også en ny tilgang til at studere ultrahurtig dynamik, skabe et nyt vindue om de mest grundlæggende egenskaber ved materialer.