Een nieuwe tijdsopgeloste atoomkrachtmicroscopietechniek legt ultrasnelle verschijnselen vast die door licht worden veroorzaakt

Ondanks opmerkelijke vooruitgang op het gebied van wetenschap en technologie heeft de snelle vooruitgang op veel technologische gebieden beperkingen aan het licht gebracht. Een dringende uitdaging op het gebied van halfgeleiderapparaten, die ultrasnelle communicatie en kunstmatige intelligentie (AI) ondersteunen, is het ontwikkelen van hoogwaardige apparaten met een 2 nm-infrastructuur.

Op deze schaal hebben defectstructuren met één atoom en eenvoudige verstoringen van het elektronengedrag een grote invloed op macroscopische verschijnselen en spelen ze een cruciale rol in de functionaliteit van apparaten. Daarom is het begrijpen en beheersen van fysische en chemische verschijnselen op nanometerschaal van cruciaal belang voor de ontwikkeling van hoogwaardige apparaten.

Het onderzoeksteam ontwikkelde eerder een scanning tunneling microscopie (STM)-methode, die STM- en lasertechnologie combineert, om ruimtelijke resolutie op nanoniveau en femtoseconde temporele resolutie te bereiken. Deze methode is nuttig geweest bij het ophelderen van de dynamiek van verschillende foto-excitaties. De afhankelijkheid van STM van de elektrische stroom tussen de sonde en het monster beperkt echter de toepassing ervan op geleidende materialen.

In hun studies gepubliceerd in Technische Natuurkunde Express, ontwikkelde het team een ​​nieuw tijdsopgelost AFM-systeem, dat de bruikbaarheid ervan verbeterde door AFM te integreren met hun unieke ultrakorte laserpulstechnologie. Deze ontwikkeling maakt het mogelijk om hogesnelheidsdynamica te meten in een breder scala aan materialen, waaronder isolatoren, met nanometerresolutie.

De unieke aanpak om de thermische uitzetting van de sonde en het monster als gevolg van laserbestraling tegen te gaan, heeft het mogelijk gemaakt om tijdsopgeloste signalen te verkrijgen met een uitzonderlijk hoge signaal-ruisverhouding (SN). Bovendien worden laseroscillaties elektrisch bestuurd om de bediening te verbeteren.

Het vermogen van de AFM om een ​​verscheidenheid aan dingen te meten, zorgt ervoor dat de technologie die in dit onderzoek is ontwikkeld, in brede toepassingen kan worden toegepast, die verder reiken dan academisch onderzoek naar industrieën, medicijnen en andere gebieden. Er wordt verwacht dat het de ontdekking van nieuwe principes en de creatie van nieuwe velden zal vergemakkelijken door de reikwijdte van het onderzoek aanzienlijk uit te breiden.