Lần đầu tiên phát hiện exciton trong kim loại

Các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy, lần đầu tiên ở các kim loại, các exciton tạm thời – phản ứng cơ bản của các electron tự do với ánh sáng. Ở đây, họ phát hiện thấy các electron bề mặt của tinh thể bạc có thể duy trì trạng thái exciton lâu hơn 100 lần so với trong kim loại khối, cho phép các exciton được hình dung thực nghiệm bởi một kĩ thuật quang phổ kết hợp đa chiều mới phát triển.

Việc phát hiện các exciton trong kim loại có thể cung cấp manh mối về cách thức ánh sáng biến đổi thành điện năng và hóa năng trong pin mặt trời và cây xanh. Nghiên cứu này cũng có thể đưa đến hướng làm biến đổi chức năng của các kim loại để phát triển các nguyên tố hoạt tính dùng trong các kĩ thuật như viễn thông quang học bằng cách điều khiển cách ánh sáng phản xạ khỏi một kim loại.

Hình ảnh giao thoa

Hình ảnh giao thoa cho thấy năng lượng quang electron theo thời gian trễ giữa bơm femto giây và xung khảo sát, làm kích thích quang phát quang ba-photon kết hợp tại bề mặt tinh thể bạc.

Nhìn vào trong gương là thói quen hằng ngày của chúng ta, nhưng mô tả cơ lượng tử ẩn sau hiện tượng quen thuộc này vẫn chưa được rõ. Khi ánh sáng phản xạ tại mặt gương, ánh sáng “lắc” các electron tự do của kim loại đó và gia tốc thu được của các electron tạo ra một bản sao gần như hoàn hảo của ánh sáng tới – mang lại sự phản xạ. Exciton, hay các hạt tương tác ánh sáng-vật chất trong đó photon ánh sáng tạm thời bị vướng víu với electron trong phân tử và chất bán dẫn, được biết là quan trọng đối với quá trình này hay các quá trình khác như quang hợp và viễn thông quang học. Thật không may, việc nghiên cứu và chứng minh các exciton hoạt động như thế nào trong kim loại là khó bởi vì chúng có thời gian sống cực kì ngắn, tồn tại chỉ khoảng 100 atto giây, hay chưa tới 0,1 phần nghìn triệu triệu của một giây.

Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy các exciton ở bề mặt kim loại duy trì trạng thái kích thích lâu hơn 100 lần trong kim loại khối, cho phép các exciton được chụp ảnh thực nghiệm bởi một kĩ thuật quang phổ quang phát quang đa photon đa chiều mới được phát triển. Khám phá này làm sáng tỏ về phản ứng exciton cơ bản của các chất rắn có thể cho phép điều khiển lượng tử các electron trong kim loại, chất bán dẫn, và vật liệu hữu cơ. Nó cũng có khả năng cho phép tạo ra các xung electron femto giây cường độ mạnh có thể làm tăng độ phân giải cho kĩ thuật hiển vi điện tử phân giải-thời gian theo dõi chuyển động của từng nguyên tử và phân tử khi chúng tự sắp xếp trong các chuyển tiếp cấu trúc hay trong các phản ứng hóa học.

Tham khảo: "Transient excitons at metal surfaces."  Nature Physics 10, 505-509 (2014).  DOI: 10.1038/nphys2981

Nguồn: PhysOrg.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Downlaod video thí nghiệm

Các bài khác


Sai lệch 9 phần trăm
10/07/2019
Một sai lệch giữa các phép đo về hằng số Hubble khiến các nhà khoa học phát vấn liệu có điều gì đó không đúng trong hiểu
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 44)
10/07/2019
Chương 12 HÊ, NHÌN ĐI… NÓ BAY KÌA! Khí động lực học và những máy bay đầu tiên Không bao lâu sau khi những máy bay đầu tiên
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 43)
10/07/2019
SỰ THĂNG BẰNG CỦA VIÊN ĐẠN Như ta đã thấy ở phần trước, yếu tố chính làm thăng bằng một viên đạn là chuyển động
Rốt cuộc hydrogen kim loại đã được tạo ra hay chưa?
09/07/2019
Rất nhiều nhà vật lí trong các năm qua khẳng định rằng họ có thể biến hydrogen thành kim loại bằng cách nén nó cực mạnh,
Trái Đất tử ngoại nhìn từ một đài quan sát trên Mặt Trăng
09/07/2019
Hành tinh nào thế này? Trái Đất đấy. Bức ảnh màu giả này cho thấy Trái Đất trông như thế nào trong miền ánh sáng tử
Một trường hợp phản trực giác trong đó hai điện tích cùng dấu hút nhau
09/07/2019
Khi nói đến điện tích, luôn có một chân lí bất di bất dịch: điện tích trái dấu hút nhau, cùng dấu đẩy nhau. Nhưng trong
Xác định lại các giới hạn của độ chuẩn xác đo lường
09/07/2019
Trong hàng thế kỉ, con người đã và đang mở rộng kiến thức của mình về thế giới thông qua việc đo lường ngày càng chính
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 44)
09/07/2019
Boron Là á kim duy nhất trong một nhóm nếu không đã gồm toàn kim loại, boron là nguyên tố đứng đầu nhưng không tiêu biểu lắm

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com