เมื่อเร็ว ๆ นี้มหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบียได้พัฒนาแหล่งเลเซอร์อัลตราไวโอเลตชนิดใหม่ที่ใช้สเปกโตรสโคปีการปล่อยแสงที่ได้รับการแก้ไขเวลาซึ่งสามารถทําให้เห็นภาพกระบวนการกระจายอิเล็กตรอนในเวลาที่รวดเร็วเป็นพิเศษ
สเปกโตรสโคปีปล่อยแสงสามารถบันทึกเฟรมโดยกรอบว่าอิเล็กตรอนมีปฏิสัมพันธ์กับการสั่นสะเทือนของอะตอมบางอย่างในของแข็งจับกระบวนการสร้างความต้านทานในวัสดุบางอย่างและกระบวนการสร้างตัวนํายิ่งยวดและปรากฏการณ์ควอนตัมแบบมหัสจลศาสตร์อื่น ๆ ในวัสดุอื่น ๆ เหตุการณ์การกระเจิงระหว่างการสั่นสะเทือนและอิเล็กตรอนเรียกว่า phonons ซึ่งอาจทําให้อิเล็กตรอนเปลี่ยนทิศทางและพลังงาน ปฏิสัมพันธ์อิเล็กตรอนโพนนี้เป็นพื้นฐานของขั้นตอนแปลก ๆ ของสสาร
นักวิจัยกล่าวว่าวิธีที่อิเล็กตรอนโต้ตอบและสภาพแวดล้อมด้วยกล้องจุลทรรศน์ของพวกเขากําหนดคุณสมบัติของของแข็งทั้งหมด เมื่อเราได้กําหนดการโต้ตอบด้วยกล้องจุลทรรศน์หลักที่กําหนดคุณสมบัติของวัสดุเราสามารถหาวิธีเพิ่มหรือลดการโต้ตอบเพื่อให้ได้อิเล็กตรอนที่มีประโยชน์ การแสดง
นักวิจัยใช้พัลส์เลเซอร์สั้นพิเศษเพื่อกระตุ้นอิเล็กตรอนแต่ละตัวจากสภาพแวดล้อมสมดุลตามปกติ จากนั้นใช้พัลส์เลเซอร์ตัวที่สองชัตเตอร์กล้องเพื่อจับภาพอิเล็กตรอนกระจายเร็วกว่าอะตอมโดยรอบในระดับเวลามากกว่าหนึ่งล้านล้านจุดหนึ่งวินาทีนั้นรวดเร็ว นักวิจัยกล่าวว่า "เนื่องจากความไวสูงของอุปกรณ์ของเราเราสามารถวัดได้โดยตรงว่าอิเล็กตรอนตื่นเต้นโต้ตอบกับการสั่นสะเทือนของอะตอมหรือ phonons เฉพาะเป็นครั้งแรก"
นักวิจัยได้ทําการทดลองเกี่ยวกับกราไฟท์โดยใช้สเปกโตรสโคปี photoemission ที่แก้ไขแล้วและมุมเพื่อกระตุ้นอิเล็กตรอนในกราไฟท์และตรวจสอบการสลายตัวของพวกเขาในขณะที่ปล่อย phonons ค่าคงที่เวลาของกระบวนการสลายตัวให้ข้อมูลโดยตรงสําหรับการมีเพศสัมพันธ์อิเล็กตรอน phonon ที่เกิดขึ้นในระบบทดลอง นักวิจัยกล่าวว่ากระบวนการกระจายที่ผลิตความต้านทานอาจ จํากัด การใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้คาร์บอนในด้านนาโนอิเล็กทรอนิกส์
การควบคุมปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนและอะตอมเป็นสิ่งสําคัญสําหรับการประยุกต์ใช้วัสดุควอนตัมรวมถึงตัวนํายิ่งยวด ตัวนํายิ่งยวดใช้ในเครื่อง MRI และรถไฟแม่เหล็กความเร็วสูงและสามารถใช้สําหรับการส่งผ่านพลังงานในอนาคต ศาสตราจารย์ Andrea Damaselli กล่าวว่า "ด้วยการใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัยเหล่านี้ตอนนี้เรากําลังจะเปิดเผยความลึกลับของตัวนํายิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงและปรากฏการณ์ที่น่าสนใจอื่น ๆ ของสสารควอนตัม"
(ภาพหลักจากมหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบีย)
