Nano-sonar do badania powierzchni Fermiego

Nano-sonar do badania powierzchni Fermiego

Tak jak sonar wysyła fale dźwiękowe, by eksplorować głębię oceanu, elektrony mogą być wykorzystywane w skaningowym mikroskopie tunelowym do badania dobrze ukrytych właściwości sieci atomowej metali.

Naukowcy z Göttingen, Halle oraz Jülich ogłosili, że udało im się w ten sposób uwidocznić powierzchnie Fermiego, które określają większość najważniejszych właściwości metali.

„Powierzchnie Fermiego dają metalom ich osobowość, że tak powiem.” – stwierdził profesor Stefan Blügel, dyrektor Jülich Institute of Solid State Research. To przez nie określane są takie własności, jak: przewodność, pojemność cieplna, czy magnetyzm. Na powierzchniach Fermiego w ruchu znajdują się elektrony o najwyższej energii. Zależnie od uformowania powierzchni oraz ruchliwości przypisanej elektronom, określają one fizyczne właściwości metali.

W swojej najnowszej publikacji, naukowcy opisują jak wykorzystali skaningowy mikroskop tunelowy do skierowania elektronów na próbkę miedzi. Jako, że elektrony rozpraszają się jak fale, gdy przechodzą przez metal, odbijają się i rozpraszają, na przykład na pojedynczych atomach kobaltu. „Nakładanie się fal wychodzących z powracającymi jest tak silne, że można je mierzyć skaningowym mikroskopem tunelowym jako sferyczne wzory znajdujące się na powierzchni.” – stwierdził doktor Samir Lounis z Forschungszentrum Jülich.

Zdeformowane na powierzchni pierścienie umożliwiają nam wyciąganie bezpośrednich wniosków dotyczących kształtu powierzchni Fermiego oraz głębokości atomów kobaltu, podobnie jak sonar pozwala badać dno oceanu. „Mamy nadzieję, że bardziej wyszukane metody umożliwią pozyskanie szczegółowej wiedzy dotyczącej zanieczyszczeń oraz interferencji oddziaływań pomiędzy sieciami atomowymi.” – powiedział Lounis. Do symulacji wykorzystany został superkomputer JUMP znajdujący się w Jülich Supercomputing Centre.

(lk)