Obrazowanie chemii na poziomie atomowym
Wyzwaniem dla finansowanych przez UE naukowców było połączenie wysokiej rozdzielczości przestrzennej i czasowej z odpowiednią siłą wiązki elektronowej, aby wyraźnie ukazać ruchy atomów. Badacze wyszli od symulacji wiązek elektronów o sile kiloelektronowolta generowanych przez fotokatodę. W takim układzie fotokatodę oświetla laser, od którego zależy pierwotny rozkład przestrzenny i czasowy wiązki. W oparciu o wyniku symulacji naukowcy opracowali rysunki techniczne do budowy dyfraktometru elektronowego dla instytutu IESL (Instytut Struktur i Laserów Elektronowych) działającego przy fundacji FORTH (Fundacja Badań i Technologii — Hellas) na Krecie. Nowe urządzenie składa się z działa elektronowego o wysokiej jasności z fotokatodą z heksaborku lantanu, ultraszybkiego lasera i czułego na zmiany pozycji detektora obrazującego. Dyfraktometr elektronowy, włączony w infrastrukturę badawczą instytutu w ramach projektu "Gas phase structural dynamics imaging" (GPSDI), umożliwia badanie zmian strukturalnych materiałów w fazie gazowej i stanie stałym. Jednocześnie naukowcy przebadali możliwe połączenia metody UED z innymi technikami, takimi jak elipsometria spektroskopowa i obrazowanie warstwowe. W przypadku elipsometrii opracowano metodę wieloprzebiegowej elipsometrii spektroskopowej (MPSE), w której wiązka światła jest wielokrotnie odbijana od próbki w jednym pomiarze. Dzięki temu metoda MPSE pozwala na bardziej czułe i równoczesne pomiary indeksu refrakcji, współczynnika absorpcji oraz grubości bardzo cienkich warstw. Metoda ta może potencjalnie znaleźć zastosowanie w branży półprzewodników. Z drugiej strony używanie tradycyjnych technik, takich jak obrazowanie mapy prędkości i obrazowanie warstwowe, pozwoliło naukowcom zbadać mechanizmy fotolizy bromku metylu i innych molekuł wewnątrz i na zewnątrz klastrów. Wyniki prac zostały opisane w szeregu publikacji zamieszczonych w uznanych czasopismach naukowych. Badania w projekcie GPSDI, prowadzone we współpracy z pionierskimi ośrodkami z Francji, Islandii, Holandii, Hiszpanii i USA, otworzyły nowe okno na mikroskopowy świat. Kiedy naukowcy patrzą na niego nowymi oczami, mogą zobaczyć go z całkiem nowej perspektywy.
Słowa kluczowe
Obrazowanie, ruchy atomów, ultraszybka dyfrakcja elektronów, wiązki elektronów, mikroskopowy, obrazowanie warstwowe, mapowanie prędkości, dynamika chemiczna