استكشاف الفونونات المتماسكة في مختبر الدراسات الجامعية المتقدمة

تعد التحليلات الطيفية البصرية فائقة السرعة تقنية تجريبية فعالة للوصول إلى الحركات الإلكترونية والذرية في المواد على مقاييس الزمن الأساسية الخاصة بها ودراسة استجابتها للت perturbations الخارجية. على الرغم من الأفكار المهمة التي يمكن أن توفرها التقنيات فائقة السرعة حول الفيزياء الدقيقة للمواد الصلبة، إلا أن تعرض الطلاب الجامعيين لهذه المنطقة من البحث لا يزال محدودًا. في هذه المقالة، نصف تجربة التحليل الطيفي البصري الضوئي الفائق السرعة لمختبر تعليم الدراسات الجامعية المتقدمة، حيث يمكن للطلاب قياس الاهتزازات المثارة بشكل متماسك لشبكة البلورات وربط ملاحظاتهم بالخصائص المجهرية للمواد المدروسة. لقد صممنا جهازًا بسيطًا متواجد على الطاولة بناءً على مذبذب ألياف إير التجارية الذي يصدر نبضات تبلغ 50 فيمتوثانية عند 1560 نانومتر وعلى تكرار 100 ميجاهرتز. قمنا بتقسيم الناتج إلى شعاعين، باستخدام أحدهما كـ "مضخة" مكثفة لتحفيز الفونونات بشكل متماسك في البلورات المختارة، والآخر كـ "استكشاف" أضعف ومتأخر لقياس التغيرات العارضة في الانعكاسية التي يسببها المضخ. نقيم نبضات الليزر فائقة السرعة عبر قياسات الارتباط الذاتي للشدة ونكتشف اهتزازات الفونون المتماسكة في الانعكاسية لـ Bi وSb و1T-TaS2. ثم نناقش سعة الاهتزاز والتردد والتخميد من حيث الخصائص المجهرية لهذه الأنظمة.