Průlom v mikroskopii: Ultrarychlé holografické zobrazování zrychlí vývoj solárních článků a LED

Mezinárodní tým vědců z Německa a Itálie vyvinul extrémně rychlou mikroskopickou metodu, která umožňuje studovat interakci světla a hmoty na velmi krátkých časových škálách.

Mezinárodní tým vědců z Německa a Itálie vyvinul extrémně rychlou mikroskopickou metodu, která umožňuje studovat interakci světla a hmoty na velmi krátkých časových škálách. Tato inovativní technika kombinuje holografické zobrazování s ultrarychlou spektroskopií, což vědcům umožňuje pozorovat i extrémně krátkodobé elektronické a magnetické jevy, které hrají klíčovou roli ve vývoji a aplikaci nových energetických materiálů.

Výzkum, na kterém se podíleli vědci z Heidelberské univerzity, Milánské polytechnické univerzity a Institutu pro fotoniku a nanotechnologie v Miláně, byl publikován v prestižním časopise Nature Photonics. Jádrem metody je mikroskop využívající techniku pumpa-sonda, kde je zkoumaný materiál nejprve excitován krátkým světelným pulsem a druhý puls zaznamenává časově závislou odezvu. Porovnáním měření s excitací a bez ní lze tyto procesy přesně rekonstruovat.

Dr. Julia Anthea Gessner z Heidelberské univerzity vysvětluje, že kombinace holografického zobrazování s ultrarychlou spektroskopií umožňuje prostorově rozlišit elektronickou a magnetickou dynamiku a sledovat ji na časových škálách od femtosekund do pikosekund. Dr. Martin Hörmann z Milánské polytechnické univerzity dodává, že tato metoda umožňuje současně zobrazovat ultrarychlé elektromagnetické jevy napříč velkými zornými poli, což odlišuje tuto techniku od jiných mikroskopických metod. Lze tak zobrazovat oblasti v mikrometrovém měřítku a generovat časově rozlišené „filmy“ dynamiky náboje a spinu elektronů.

Kromě toho lze tímto způsobem zviditelnit světlem indukované změny v optických vlastnostech materiálů. „Náš chiroptický přístup tak otevírá zcela nové možnosti pro přímé pozorování dynamických procesů ve složitých materiálech,“ říká Dr. Hörmann. Tato technika s vysokým rozlišením je primárně určena pro použití s energetickými materiály, které jsou relevantní pro udržitelné technologie, jako jsou solární články, LED diody, spin-LED diody nebo inovativní elektronické komponenty. Profesor Dr. Felix Deschler z Heidelberské univerzity zdůrazňuje, že mikroskopická technika poskytuje nové poznatky o ultrarychlých optických procesech, zejména s ohledem na to, jak se mění v reakci na složení a strukturu materiálů. Výzkum interakce světla a hmoty může poskytnout důležité poznatky pro vývoj účinných a odolných komponent pro optoelektroniku a spintroniku.