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


Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 96)
04/09/2020
Khám phá Hải Vương tinh 1846 John Couch Adams (1819–1892), Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811–1877), Johann Gottfried Galle (1812–1910) “Bài
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 95)
04/09/2020
Các định luật Kirchhoff về mạch điện 1845 Gustav Robert Kirchhoff (1824–1887) Khi vợ của Gustav Kirchhoff, Clara, qua đời, nhà vật
Lực nâng từ tách biệt tế bào sống với tế bào chết
27/08/2020
Một kiểu lực nâng từ có thể tách các tế bào sống với tế bào chết mà không làm thay đổi hay làm hỏng chúng. Quá trình có
LHC tạo ra vật chất từ ánh sáng
26/08/2020
Các nhà khoa học làm việc ở một thí nghiệm tại Máy Va chạm Hạt nặng Lớn đã chứng kiến các hạt W khối lượng lớn xuất

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