روشی جدید با استفاده از دافعه‌ی الکتریکی، باریکه‌های الکترونی روبشگر در فرآیندهای مولکولی را فشرده می‌کند.

دسته‌های فوق فشرده الکترون‌ها از لوازم ضروری برای بررسی ساختار اتمی یک ماده و ثبت حرکت سریع اتم‌های آن هستند. اما وقتی میلیون‌ها الکترون‌ در یک دسته نزدیک هم قرار بگیرند، یکدیگر را دفع می‌کنند. این دافعه پهنای دسته الکترونی را افزایش داده و وضوح زمانی و فضایی عملکرد وسیله را کم می‌کند. اکنون محققان با بکارگیری دافعه‌ی بین الکترون‌های یک دسته برای فشرده‌ کردن دسته‌ی دیگر، روشی برای بهره‌برداری از دافعه‌ی الکترونی پیدا کرده‌اند. روش آن‌ها می‌تواند با ایجاد باریکه‌هایی با دسته‌های الکترونی کوتاهتر پژوهشگران را قادر به مطالعه‌ی فرآیندهای مولکولی در بازه‌های زمانی‌ای کند که فعلا زیادی برای ثبت سریع هستند‏ مانند انتقال پروتون یا نوسانات مولکول‌های ساخته شده از اتم‌های سبک.

ایده‌ی دائو ژیانگ Dao Xiang از دانشگاه ژیائو تانگ شانگهای و همکارانش این است که با برهمکنش‌های دافعه‌ای بین یک دسته و دسته مجاور، الکترون‌ها را درون دسته مورد نظر محدود کرد. دافعه‌ی الکتریکی ناشی از دسته‌های جلو و عقب، دسته‌ی «کاوشگر probe» میانی را فشرده کرده و مانع از پخش شدن الکترون‌های آن به اطراف می‌شود. گروه با استفاده از این روش، دسته‌ی کاوشگر را به طور عرضی با ضریب حدود سه فشرده کرد و تکنیک وضوح زمانی و فضایی را سه برابر افرایش داد. آن‌ها همچنین تغییرات زمان ورود دسته‌ها- موسوم به جرقه‌ی زمانیtiming jitter- که در سایر روش‌های فشرده سازیِ باریکه وجود دارد را حذف کرده و باز هم وضوح را بهبود دادند. این دسته‌ی باریکتر دقیقاً به کوچکی کوتاهترین دسته‌های بعضی آزمایش‌های دیگر نیست اما بهبود حاصل بیانگر توانمندی بالقوه‌ی تکنیک جدید است.

این گروه می‌گوید که بهینه‌سازی‌های بعدی پارامترهای آزمایش می‌تواند تولید دسته‌های الکترونی با پهنای پالس و همچنین جرقه‌ی زمانیِ کوچکتر از 50fs را برای محققان امکانپذیر کند که گام بزرگی در این زمینه است.

این تحقیق در Physical Review Letters به چاپ رسیده است.

منبع

A Clearer View of the Atomic World