Электронный дифрактометр улучшили с помощью терагерцового излучения
Физики создали электронный дифрактометр, в котором пучки электронов формируются с помощью терагерцового излучения. Такой подход позволил уменьшить размер и увеличить временное разрешение дифрактометра — «камеры» для динамического изучения внутренней структуры материи. За счет терагерцового лазера ученые уменьшили длительность пучков электронов из обычной электронной пушки до 180 фемтосекунд, при этом сохранив по 10000 электронов в каждом пучке. Как пишут авторы статьи, опубликованной в журнале Ultrafast Science, проверенный ими метод позволит сделать более доступными установки для изучения динамики структур на атомных масштабах.
Для наблюдения за микроскопической структурой материалов нужно коротковолновое излучение: обычный свет просто не заметит дефекты и особенности структуры с периодом порядка размера атома, ведь его длина волны сильно больше. Часто для таких целей используют особенно жесткое рентгеновское излучение, ведь и его длина волны, и проникающая способности это позволяют. Но и у такого подхода есть свои ограничения: многие материалы под воздействием жестких рентгеновских лучей слишком быстро разрушаются, а получение особо коротких рентгеновских импульсов — непростая задача. Но именно продолжительность импульса излучения определяет временное разрешение, с которым эти импульсы можно будет исследовать для изучения динамических процессов.
Однако просвечивать исследуемые объекты можно не только излучением, но и частицами. В этих целях активно используют нейтроны и электроны: если наблюдать за тем, как частицы отражаются от того или иного материала, то можно многое узнать о его структуре. Особенно этот метод эффективен в изучении кристаллов, ведь кристаллическая решетка периодична, а значит отраженные от разных ее слоев частицы будут дифрагировать, следуя своей волновой природе. Дифракционную картину в таких исследованиях фиксируют с помощью дифрактометров, одной из ключевых характеристик которых также является временное