Мы уже писали об алмазах: то их решили использовать вместо накопительных дисков, то на атомарном уровне с помощью лазеров изменять их структуру. Теперь ученые обратили внимание на уникальные наноразмерные транспортные свойства этих кристаллов. Основная задача состояла в разработке нового лазерного микроскопа для их изучения, поскольку традиционные методы измерения тепловых и транспортных свойств алмаза требовали нанесение дополнительных покрытий, влияющих на измеряемые характеристики.
Международная команда исследователей из института JILA и Университета Колорадо представила настольный микроскоп, работающий в глубоком ультрафиолете Этот прибор позволяет напрямую изучать наноразмерный перенос электронов и фононов в алмазе.
Разработка такого микроскопа заняла несколько лет. Исследователи начали с генерации лазерных импульсов на длине волны 800 нм, затем, через серию манипуляций с нелинейными кристаллами, преобразовали их в мощный ультрафиолетовый луч с длиной волны около 200 нм. Следующим этапом стало разделение луча на два идентичных, что привело к образованию интерференционной решетки на поверхности алмаза, обеспечивающей точный и управляемый нагрев материала.
Этот подход предоставил ученым уникальную возможность изучать, как тепловые, электронные и механические процессы распространяются и взаимодействуют в различных материалах, в зависимости от их свойств. Регулировка углов падения лучей, а также их длина волны напрямую влияет на периодичность решетки и, как следствие, на характеристики нагрева.
Используя разработанную установку, исследователи наблюдали, как электроны и дырки в алмазе перемещаются на наноуровне после воздействия ультрафиолетовым излучением. Это открыло новые горизонты в понимании динамики переноса зарядов в алмазе на нанометровых масштабах.