En un microscopio electrónico, los electrones son emitidos por puntas metálicas puntiagudas, de esa manera se pueden dirigir y controlar con alta precisión. Recientemente, tales puntas metálicas también se han utilizado como fuentes de electrones de alta precisión para generar rayos X. Un equipo deLos investigadores de TU Wien Viena, junto con colegas de la FAU Erlangen-Nürnberg Alemania, han desarrollado un método para controlar la emisión de electrones con mayor precisión que nunca. Con la ayuda de dos pulsos láser diferentes, ahora es posible cambiarel flujo de electrones dentro y fuera en escalas de tiempo extremadamente cortas.
Es solo la punta de la aguja
"La idea básica se parece a un pararrayos", dice Christoph Lemell TU Wien. "El campo eléctrico alrededor de una aguja siempre es más fuerte justo en la punta. Es por eso que el rayo siempre golpea la punta de una barra, y para elmismo motivo, los electrones dejan una aguja justo en la punta. "Las agujas extremadamente puntiagudas se pueden fabricar con los métodos de la nanotecnología moderna. Su punta tiene solo unos pocos nanómetros de ancho, por lo que el punto en el que se emiten los electrones se conoce con una precisión muy altaAdemás de eso, también es importante controlar en qué momento se emiten los electrones.
Este tipo de control temporal ahora es posible, utilizando un nuevo enfoque: "Se disparan dos pulsos láser diferentes en la punta de metal", explica Florian Libisch TU Wien. Los colores de estos dos láseres se eligen de tal manera que los fotonesde un láser tiene exactamente el doble de energía que los fotones del otro láser. Además, es importante asegurarse de que ambas ondas de luz oscilen en perfecta sincronía.
Con la ayuda de simulaciones por computadora, el equipo de TU Wien pudo predecir que un pequeño retraso de tiempo entre los dos pulsos láser puede servir como un "interruptor" para la emisión de electrones. Esta predicción ahora ha sido confirmada por experimentos realizados por el profesorEl grupo de investigación de Peter Hommelhoff en la FAU Erlangen-Nürnberg. Basado en estos experimentos, ahora es posible comprender el proceso en detalle.
fotones absorbentes
Cuando se dispara un pulso láser en la punta del metal, su campo eléctrico puede extraer electrones del metal, es un fenómeno bien conocido. La nueva idea es que se puede usar una combinación de dos láseres diferentes para controlar elemisión de los electrones en una escala de tiempo de femtosegundos.
Hay diferentes maneras en que un electrón puede ganar suficiente energía para salir de la punta del metal: puede absorber dos fotones del láser de alta energía o cuatro electrones del láser de baja energía. Ambos mecanismos conducen al mismo resultado ".una partícula en un experimento de doble rendija, que viaja en dos caminos diferentes al mismo tiempo, el electrón puede participar en dos procesos diferentes al mismo tiempo ", dice el profesor Joachim Burgdörfer TU Wien." La naturaleza no tiene que elegiruna de las dos posibilidades: ambas son igualmente reales e interfieren entre sí "
Al ajustar cuidadosamente los dos láseres, es posible controlar si los dos procesos físicos cuánticos se amplifican entre sí, lo que conduce a una mayor emisión de electrones, o si se cancelan entre sí, lo que significa que apenas se emiten electronesEsta es una forma simple y efectiva de controlar la emisión de electrones.
No es solo un nuevo método para realizar experimentos con electrones de alta energía, la nueva tecnología debería abrir la puerta a la generación controlada de rayos X. "Ya se están construyendo fuentes innovadoras de rayos X, utilizando conjuntos de puntas metálicas estrechas como electronesfuentes ", dice Lemell." Con nuestro nuevo método, estos nano consejos podrían activarse exactamente de la manera correcta para que se produzca una radiación de rayos X coherente ".
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Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena, TU Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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