Сверхскоростная камера способна записывать взаимодействие света с электронами

Учёные, наконец, сумели чётко увидеть то, что происходит при взаимодействии света и электронов.

При превращении света в электричество, как это происходит в солнечных батареях, большая часть солнечной энергии не переходит в электрическую. При воздействии света на объект, процесс возбуждения электронов занимает ничтожный промежуток времени, всего несколько фемтосекунд – квадриллионных долей секунды. Более глубокое понимание этого процесса, возможно, приведёт к созданию новых типов передовой электроники и к усовершенствованию солнечных панелей.

Поскольку процесс протекает с умопомрачительной скоростью, глаз не способен разглядеть, как это происходит. И даже используя новейшие технологии, до сегодняшнего дня этот процесс решительно невозможно было отследить. Исследователи Кильского университета в Германии использовали одну из самых скоростных в мире камер для записи перемещения электронов. Они описали свою работу в журнале Physical Review Letters.

Фазы света

В своём эксперименте исследователи «обстреливали» быстрыми импульсами света графит, выбранный для этих целей благодаря его простой электронной решётке, и записывали движения электронов.

Профессор кафедры ультраскоростной динамики университета Михаэль Бауэр пояснил: «Благодаря экстремально короткой продолжительности применяемых импульсов света, мы имеем возможность записывать этот супербыстрый процесс. Оказывается, при этом происходит поразительное количество вещей».

Основываясь на своей записи, исследователи выделили три различных фазы. Сначала электрон в графите поглощает энергию света, и затем она передаётся другим электронам, прежде чем перейдёт в другой атом. На конечной стадии энергия переходит в тепло — проще говоря, графит нагревается.

Под новым углом

Хотя ранее этот процесс уже был теоретически предсказан, осуществить наблюдение за ним и записать его удалось впервые. Более глубокое понимание поведения электронов даст человечеству возможность улучшить технологии применения света и электричества, открывая ранее недоступные направления исследований.

Источник