Vino si tu pe pagina de Facebook pentru o stire de stiinta, explicata simplu, in fiecare zi!
Pagina de Facebook!
În fiecare zi, o nouă fotografie din universul nostru fascinant împreună cu o explicaţie scrisă de către un astronom profesionist: Astronomy Picture Of the Day
   
Fizica Povestita

I
Fizica Povestita

Un român dovedește existența unui nou tip de oscilații de electroni

Românul Bogdan Diaconescu este autor principal al unui articol recent apărut în prestigioasa revistă Nature, care dovedește experimental prezența unor oscilații electronice speciale pe suprafețele metalice. Aceste oscilații, denumite plasmoni acustici de suprafață, ajută în primul rând la ințelegerea proceselor fundamentale ce au loc în materiale, cum ar fi de exemplu supraconductorii de temperatură înaltă. Pe de altă parte, plasmonii acustici recent descoperiți pot îmbunatați tehnicile actuale de stocare și transport a luminii, atât de importante în dispozitivele opto-electronice.

Bogdan este parte al departamentului de Fizică al Universității New Hampshire, din Statele Unite, și specialist în tehnica ce in engleză se numește „Electron energy loss spectroscopy”, iar în romanește se poate traduce ca spectroscopie de electroni. Aici, o sursă trimite electroni de energii bine definite pe o suprafață metalică, sub diferite unghiuri. Electronii se vor impraștia după ce lovesc suprafața, și vor pierde o parte de energie în urma interacției cu suprafața. Un detector masoară in final energia eletronilor imprăștiați, obținind astfel energia absorbită de suprafață.

Se știe deja că electronii de pe suprafața unui metal, sau din interiorul lui, oscilează colectiv datorită interacției cu nucleii incarcați electric pozitiv. Aceasta este usor de ințeles dacă ne imaginăm că sarcinile electrice negative (electronii) și pozitive (nucleii) se tot atrag și resping între ele datorită forțelor electrostatice. Acestor oscilații cuantificate li se asociază niște particule ce se mai numesc și plasmoni în literatura de specialitate. Acești plasmoni pot fi de mai multe tipuri, în funcție de oscilație, și ei se gasesc cel mai des în interiorul metalelor, unde frecvența de oscilație este foarte mare, comparabilă cu frecvența luminii.

Alte oscilații ale electronilor pot avea o frecvență de oscilație mai mică, și ei definesc de obicei așa-numițiiplasmoni acustici. Aici energia acestor plasmoni (dată de frecvența oscilației) pornește de la zero, și crește linear cu momentul cinetic al plasmonilor. Pîna acum, existența unor astfel de plasmoni acustici la suprafața unor metale (sau în structuri metalice în două dimensiuni) a fost neclară. „Numai cu un an în urmă”, spune Bogdan, „un grup de cercetători a prezis că astfel de plasmoni acustici la suprafața metalului nu există”.

Plasmon acusticFoto: Relația măsurată dintre momentul cinetic al plasmonului de suprafață și energia sa. Faptul că energia pornește de la zero, și că relația este liniară, demonstrează că acest plasmon este intr-adevăr un plasmon acustic. Sursa: Universitatea New Hampshire

Tehnica de spectroscopie electronică folosită de Bogdan este tocmai bună de a investiga astfel de plasmoni acustici la suprafața metalelor. Să ne reamintim că această tehnica măsoară energia absorbită de suprafață (în acest caz chiar de plasmon) odată ce electronul trimis de sursă este împrăștiat de suprafață. In plus insă, și momentul cinetic al plasmonului (in planul suprafeței) se poate determina, folosind legile de conservare ale momentului cinetic la interacția dintre electronul incident și plasmon. In acest fel, Bogdan a dedus relația dintre momentul cinetic și energia plasmonului, relație ce definește orice particula cuantică după cum știm. Aceasă relație o reproducem și noi în figura alaturată. Dupa cum se vede, energia plasmonilor este liniară cu momentul cinetic, și pornește de la zero, deci plasmonul măsurat este intr-adevăr un plasmon acustic.

În afară de ințelegerea proceselor fundamentale ce au loc în materiale, descoperirea lui Bogdan și a colegilor lui poate avea și implicații practice. Astfel, ea ar putea fi utilizată la construcția unor structuri metalice mai eficiente care să stocheze și să transporte lumina. Marimea microscopică a acestor structuri (de ordinul nanometrilor, până la un micrometru), poate ajuta la contrucția mult doritelor computere optice, în care datele sunt transmise și procesate nu de electroni, ci de lumină.

Sursa originală: Universitatea New Hampshire și Nature.

2007-07-11

cristipresura
M-am născut în 1971 și am urmat studiile facultăților de electrotehnică și fizică. Am lucrat la Institutul de Fizică Atomică iar în 2002 am obținut doctoratul în fizică la Universitatea Groningen, Olanda, unde am caracterizat proprietățile optice ale sistemelor corelate de electroni, colaborând cu Anthony J Leggett, membru al comisiei de doctorat și laureat al premiului Nobel în fizică 2003. Am publicat în reviste de specialitate ca Physical Review Letters și Science. În prezent sunt cercetător la compania Philips, Olanda unde, împreună cu echipa mea, am inventat și introdus pe piață primul ceas capabil să măsoare pulsul sportivilor numai pe baza senzorilor optici. Sunt membru al asociației cercetătorilor români Ad Astra și fondator al asociației Știință pentru Toți.
cristipresura
Eindhoven (Olanda)

Abonează-te la newletter:

Caută în site



Formular de contact

Advertisment ad adsense adlogger