Quantenverhalten heißer Elektronen visualisiert
Rastertunnelmikroskop genutzt - Breite Anwendungspalette möglich
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Mikroskop: Dieses macht heiße Elektronen sichtbar (Foto: Michelle Tennison) |
Birmingham (pte021/29.09.2016/12:30) Wissenschaftler der University of Birmingham http://birmingham.ac.uk haben erstmals eine Methode entwickelt, mit der sie das Quantenverhalten von Elektronen auf einer Oberfläche visualisieren. Die Entdeckungen sind ein weiterer Schritt auf dem Weg, das Verhalten von hoher Energie beziehungsweise heißen Elektronen zu manipulieren und zu kontrollieren.
Elektronen injiziert
Die Fachleute haben ein Rastertunnelmikroskop verwendet, um Elektronen in eine Silizium-Oberfläche zu injizieren, die dekoriert war mit Toluol-Molekülen. Die Elektronen induzierten die Moleküle dazu, von der Oberfläche abzuheben. Durch das Messen der genauen Position des Abflugs der Moleküle konnten die Forscher erkennen, wie die Elektronen allein durch Quantenmechanik geleitet wurden.
"Wenn ein Elektron von einem Toluol-Molekül gefangen wird, sehen wir, wie das Molekül aufsteigt", so Studienautor Richard Palmer. Die Tests fanden bei Raumtemperatur statt und zeigen, dass das Verhalten von Elektronen, das bei Temperaturen nahe des absoluten Nullpunkts leicht beobachtbar ist, auch bei Raumtemperatur zugänglich bleibt. Daher könnten atomare Quantengeräte in naher Zukunft auch ohne flüssige Heliumkühltanks arbeiten.
Viel bessere Kontrolle
"Solche heißen Elektronen sind für eine Vielzahl von Anwendungen entscheidend", sagt Palmer. Bestimmte Technologien seien davon abhängig. Jedoch seien heiße Elektronen aufgrund ihrer kurzen Lebensspanne - etwa ein Millionstel einer Milliardstel Sekunde - schwer kontrollierbar. "Diese Visualisierungstechnik gibt uns ein höheres Verständnis für heiße Elektronen und bessere Kontrollmöglichkeiten." Die Anwendungsmöglichkeiten, die durch gezielte Manipulation heißer Elektronen entstehen, sind laut dem Forscher weitreichend - von effizienterer Solarenergie bis hin zur zielgenaueren Radiotherapie bei der Krebstherapie.
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