Les physiciens de l’Université du Texas à Arlington ont développé une nouvelle technique qui peut mesurer les propriétés de la couche atomique la plus élevée des matériaux sans inclure les informations des couches sous-jacentes.
Des chercheurs du laboratoire Positron du département de physique de l’UTA ont utilisé un processus appelé collage de positons à médiation par tarière (AMPS) pour développer un nouvel outil spectroscopique permettant de mesurer sélectivement la structure électronique de la surface des matériaux.
Un nouvel article, « Spectroscopie de photoémission utilisant des photons virtuels émis par collage de positrons : une sonde complémentaire pour les structures électroniques de surface de la couche supérieure », publié dans la revue Lettres d’examen physique (PRL), détaille la nouvelle technique. De plus, le magazine en ligne La physique a publié un article de Viewpoint sur la publication, intitulé « La spectroscopie qui ne raye pas la surface » ce qui explique pourquoi le papier est important pour le domaine. Les articles de point de vue sont commandés par les éditeurs de PRL pour des articles qui, selon eux, susciteront un large intérêt.
Alex Fairchild, chercheur postdoctoral au Positron Lab, est l’auteur principal de l’étude. Les co-auteurs incluent Varghese Chirayath, professeur adjoint de recherche ; Randall Gladen, chercheur postdoctoral ; Ali Koymen, professeur de physique ; et Alex Weiss, professeur et directeur du département de physique de l’UTA. Bernardo Barbiellini, professeur de physique à l’Université LUT en Finlande, a également contribué au projet.
Le processus AMPS, dans lequel les positrons (antimatière des électrons) adhèrent directement aux surfaces suivies d’une émission d’électrons, a été observé et décrit pour la première fois par Saurabh Mukherjee, un étudiant diplômé, avec Weiss et d’autres collègues, en 2010 à l’UTA. Ces résultats ont été publiés dans un papier dans PRL.
« Alex (Fairchild) et Varghese ont compris comment utiliser ce phénomène que nous avons découvert en 2010 pour mesurer la couche supérieure et obtenir des informations sur la structure électronique et le comportement des électrons dans la couche supérieure », a déclaré Weiss. « Cela déterminera les nombreuses propriétés d’un matériau, y compris la conductivité, et peut avoir des implications importantes pour la construction d’appareils. »
Fairchild a déclaré que le processus AMPS est unique car il utilise des photons virtuels pour mesurer la couche atomique la plus élevée.
« Ceci est différent des techniques typiques comme la spectroscopie de photoémission, où un photon pénètre plusieurs couches dans la masse d’un matériau et contient donc les informations combinées des couches de surface et de sous-surface », a déclaré Fairchild.
« Nos résultats AMPS ont montré comment les photons virtuels émis après le collage de positrons interagissent de préférence avec des électrons qui s’étendent plus loin dans le vide qu’avec des électrons plus localisés sur le site atomique », a déclaré Chirayath. « Nos résultats sont donc essentiels pour comprendre comment les positrons interagissent avec les électrons de surface et sont extrêmement importants pour comprendre d’autres techniques similaires à base de positons et sélectives en surface. »
Weiss a noté que le UTA Positron Lab est actuellement le seul endroit où cette technique aurait pu être développée, en raison des capacités de son faisceau de positrons.
« À l’heure actuelle, l’UTA possède probablement le seul laboratoire au monde doté d’un faisceau de positrons capable de descendre aux basses énergies nécessaires pour observer ce phénomène », a déclaré Weiss.
Plus d’information:
Alexander J. Fairchild et al, Spectroscopie de photoémission à l’aide de photons virtuels émis par collage de positrons : une sonde complémentaire pour les structures électroniques de surface de la couche supérieure, Lettres d’examen physique (2022). DOI : 10.1103/PhysRevLett.129.106801