Вперше зафіксовано народження наноплазми

На початку серпня в науковому журналі Physical Review Letters групою дослідників була опублікована нова стаття, яка описує механізм створення наноплазми.

Наноплазма?

Спочатку варто розібратися, з чим мали справу дослідники. Виходячи з назви, нашими першими здогадками стають слова  “нано” та “плазма”. Плазма – це іонізований газ, який має ряд специфічних фізичних властивостей, що відрізняють його від звичайного газу. В житті плазма використовується досить широко. Це не лише плазмові дисплеї, але й вузькоспеціалізоване виробництво надміцних захисних плівок та мікрочипів. Однак найбільші надії на плазму приховані в реалізації керованих термоядерних реакцій. Нано – це ще більш відоме для нас слово, що позначає окремий світ речей у межах 10-9…10-10 м.

Формування наноплазми
Фемтосекундні імпульси розкрили перші кроки у формуванні наноплазми, яка утворюється, коли наночастинка опромінюється потужним рентгенівським імпульсом. Джерело: Y. Kumagai/Tohoku University, via Physics

За словами дослідників, процес створення наноплазми залишався складним через надто швидкі перехідні процеси. За допомогою рентгенівського (пулюївського – ред.) лазерного імпульсу, команда Йошиякі Комагаї з Університету Тогоку стала на крок ближче до своєї мети, шляхом розробки способу запису процесу народження наноплазми.

Ця методика передбачає ізолювання кластера з приблизно 5000 атомів ксенону в вакуумній камері. Далі в нього запускають рентгенівський лазерний імпульс, що викликає формування наноплазми. Для запису процесу вони випускають другий лазер з інфрачервоним променем на кластер та записують малюнок.

Запускаючи другий лазер знову і знову при роздільній здатності фемтосекундного часу (1 фс = 10-15 с) та записуючи шаблони після кожного імпульсу, дослідники змогли зробити з отриманих знімків цілісне відео.

Дослідники вивчили створений відеоролик та встановили, що електрони, які були витіснені з атомів за допомогою лазерного імпульсу, поводяться по-різному. Вони з’ясували, що через 10 фемтосекунд більшість атомів поглинали частину енергії лазера, зберігаючи електрони, а інші – втрачаючи їх. Після рекомбінації вільних електронів та позитивних іонів відбувався перерозподіл енергії між атомами.

Дослідники повідомляють, що це хвилювання атомів відіграє значну роль у міграції енергії – процесі, який раніше ніколи не спостерігали. Вони сподіваються, що їхня нова техніка стане цінним інструментом для дослідження речовин у наномасштабах.

Physical Review X (2018), doi: 10.1103/PhysRevX.8.031034

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

Total
12
Shares
12 Shares:
Перегляньте також
Далі

Атоми всередині атома: фізики створили екзотичну форму матерії – полярони Рідберґа

Міжнародна команда дослідників повідомила про успішне створення нової, екзотичної форми матерії, як досі існувала лише у теоретичних працях…