Nueva fuente luminosa para revolucionar la espectrometría de fotoelectrones
La técnica ARPES, basada en la utilización del láser, es una tecnología prometedora de reciente introducción usada para estudiar la fotoemisión de electrones a partir de una muestra. La utilización de luz monocromática para excitar los fotoelectrones presentes en sólidos cristalinos permite medir la distribución de intensidad como una función de su energía cinética y ángulo de emisión. Considerando que la energía cinética de los electrones emitidos está claramente vinculada a la estructura electrónica interna, el análisis de la espectroscopia de fotoelectrones amplía el conocimiento de las propiedades físicas y químicas fundamentales del material. En el marco del proyecto LASER-ARPES (Laser based photoemission: Revolutionizing the spectroscopy of correlated electrons), un equipo científico ha dado a conocer una fuente luminosa, ultravioleta y alternativa que, basada en la utilización de tecnología láser, supera ampliamente las limitaciones asociadas a las fuentes luminosas de sincrotrón. Los elevados costes de construir y mantener el acelerador y la necesidad de convertir múltiples longitudes de onda en una única que contenga una banda estrecha, proceso que resulta ineficiente, constituyen un obstáculo para una utilización generalizada de la radiación de sincrotrón. El equipo del proyecto desarrolló un sistema ARPES en laboratorio que emplea un láser compacto de diodos amplificados con dos dobladores de frecuencia de resonancia como fuentes de excitación. En comparación con las líneas de haz ARPES de sincrotrón utilizadas actualmente, este tipo de láser proporciona dos órdenes de magnitud con un flujo luminoso superior en un ancho de banda mucho más limitado. Los primeros experimentos realizados con esta nueva fuente se realizaron en los estados de superficie «sp» en Cu(111), un sistema de modelo empleado comúnmente en el estudio de la estructura electrónica de los materiales. Los científicos de este proyecto lograron, por primera vez, resolver una suspensión de un minuto de duración en la degeneración del espín en este estado, lo que deriva de la simetría de inversión rota en la superficie. La nueva fuente luminosa del proyecto LASER-ARPES ha revolucionado la espectroscopia de fotoelectrones lo que, además de proporcionar una perspectiva inédita de la estructura electrónica de los materiales, puede también mejorar considerablemente la sensibilidad másica de ARPES, posibilitando así el estudio de materiales que antes no era posible estudiar.
Palabras clave
Espectrometría de fotoelectrones, espectrometría de fotoemisión resuelta en ángulo, ultravioleta, LASER-ARPES
