Ученые впервые зафиксировали процесс появления поляронов в кристалле

Международный коллектив физиков из Мюнхенского университета имени Людвига-Максимилиана (LMU) и Наньянского технологического университета в Сингапуре впервые осуществил прямую регистрацию процесса зарождения поляронов. Эти квазичастицы, формирующиеся при перемещении электрона сквозь кристаллическую решетку, определяют фундаментальные электрофизические свойства материалов — от полупроводниковых структур до сверхпроводящих систем.

В основу исследования легла методика фотоэмиссионной микроскопии с временным разрешением. Под воздействием ультракороткого лазерного импульса электрон переходит в возбужденное состояние и вступает во взаимодействие с фононами (колебаниями атомной решетки), в результате чего образуется полярон. С помощью второго импульса ученые «выбивают» частицу из материала, что позволяет с высокой точностью измерить ее энергетические показатели и эффективную массу.

В ходе эксперимента было установлено, что в течение всего 160 фемтосекунд электрон теряет часть кинетической энергии и становится значительно «тяжелее» — данный процесс полностью подтверждает теоретические выкладки модели Фрёлиха.

Полученные результаты верифицируют базовые представления о динамике носителей заряда в твердых телах и открывают новые горизонты в области проектирования материалов с заданными поляронными свойствами. В перспективе это достижение поспособствует разработке высокопроизводительных катализаторов и реализации передовых решений в сфере квантовых технологий.

Источник: iXBT