Les électrons se déplacent à des vitesses inimaginables à l’échelle de l’infiniment petit des molécules et des semi-conducteurs. Une équipe de chercheurs suédo-allemands a réussi à suivre ces mouvements avec une précision jamais atteinte auparavant. Cette découverte permettrait d’obtenir une meilleure compréhension des nanomatériaux et des nouvelles générations de cellules solaires.
Les chercheurs ont combiné une forme spéciale de microscopie électronique, la microscopie électronique par émission photoélectrique (PEEM), avec la technologie de la physique attoseconde. Ils ont utilisé des impulsions lumineuses de très courte durée pour exciter les électrons et enregistrer leur comportement ultérieur.
« C’est un peu comme un flash capturant un mouvement rapide en photographie », a expliqué le Dr Jan Vogelsang de l’Université d’Oldenburg. Un attoseconde est incroyablement court – juste un milliardième de milliardième de seconde.
Les chercheurs ont réussi à combiner ces deux techniques technologiquement exigeantes sans compromettre la résolution spatiale ou temporelle. « Nous avons enfin atteint le point où nous pouvons utiliser des impulsions attosecondes pour étudier en détail l’interaction de la lumière et de la matière au niveau atomique et dans les nanostructures », a ajouté le Dr Jan Vogelsang.
Une source de lumière particulièrement efficace
Un facteur qui a rendu ce progrès possible est l’utilisation d’une source de lumière qui génère une quantité particulièrement élevée de flashs attosecondes par seconde – dans ce cas, 200 000 impulsions lumineuses par seconde. Chaque flash a libéré en moyenne un électron de la surface du cristal, permettant aux chercheurs d’étudier leur comportement sans qu’ils ne s’influencent mutuellement.
« Plus vous générez d’impulsions par seconde, plus il est facile d’extraire un petit signal de mesure d’un ensemble de données », a expliqué le physicien.
En synthèse
Les travaux de cette équipe de chercheurs suédo-allemands marquent une étape importante dans la compréhension des mouvements ultra-rapides des électrons. En combinant deux techniques de pointe, ils ont réussi à suivre ces mouvements avec une précision inégalée. Cette découverte pourrait avoir des implications majeures dans des domaines tels que les nanomatériaux et les nouvelles générations de cellules solaires.
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Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que la microscopie électronique par émission photoélectrique (PEEM) ?
La PEEM est une technique de microscopie qui utilise des électrons émis par une surface lorsqu’elle est éclairée par de la lumière ultraviolette ou des rayons X.
Qu’est-ce qu’une attoseconde ?
Une attoseconde est une unité de temps extrêmement courte, équivalente à un milliardième de milliardième de seconde.
Quelles sont les implications de cette recherche ?
Cette recherche pourrait aider à mieux comprendre le comportement des électrons dans les nanomatériaux et les nouvelles générations de cellules solaires.
Qui sont les chercheurs impliqués ?
L’équipe de recherche est composée de chercheurs de l’Université d’Oldenburg en Allemagne et de l’Université de Lund en Suède.
Où les expériences ont-elles été réalisées ?
Les expériences ont été réalisées dans le laboratoire d’Anne L’Huillier à l’Université de Lund en Suède.
Références
Article : « Time-resolved photoemission electron microscopy on a ZnO surface using an extreme ultraviolet attosecond pulse pair » – DOI: 10.1002/apxr.202300122
