Det vetenskapliga samfundet har känt till förekomsten av elektroner i över hundra år, men det finns viktiga aspekter av deras interaktion med materia som förblir inneslutna i mystik. Ett särskilt intresseområde är elektroner med låg energi eller elektroner som har kinetiska energinivåer på cirka 10 elektronvolt (eV) eller mindre. Dessa elektroner påverkar isolatorernas funktion i elektroniska system och är ansvariga för strålskador i mänsklig och annan biologisk vävnad.

Den klassiska metoden för att studera hur elektroner interagerar med materia är genom att analysera deras spridning genom tunna lager av en känd substans. Detta sker genom att rikta en ström av elektroner mot skiktet och analysera de efterföljande avvikelserna i elektronernas banor.

"Elektroner med hög energi interagerar främst med de enskilda atomerna i ett ämne och deras spridning kan förutses av befintliga generaliserade modeller, sa Ruth Signorell, professor i fysisk kemi vid ETH Zürich, schweiziska Federal Institute of Technology. "I kontrast, elektroner med låg energi interagerar med hela det molekylära nätverket, som inkluderar atomernas kemiska bindningar och vibrationsrörelser i ämnet, och deras spridning är för närvarande för komplex för att förutsäga med en modell. Med detta i åtanke, vi har utvecklat ett alternativt tillvägagångssätt för att mäta rörelsen hos lågenergieffektroner. "

Signorell och hennes kollegor förklarar sitt arbete den här veckan Journal of Chemical Physics .

"En av våra nyckeltankar har varit utvecklingen av en teknik som vi kallar" aerosolöverlagermetoden ". Det innebär att man genererar aerosoldroppar som består av en fast kärna och ett skal av organiska material som efterliknar några av de polymerer man skulle hitta i elektronik. Arbeta med dessa droppar i vakuum, vi kan använda laserljus för att få kärnan att frigöra elektroner som rör sig genom skalet. När de når ytan och flyr, vi kan mäta olika mätvärden som deras intensitet, "Sa Signorell.

"Aerosolöverlagringsmetoden erbjuder två stora fördelar, "Sa Signorell." Först, det gör det lättare att skilja frågan om transport av elektroner genom skalet kontra deras bildning i kärnan. Andra, droppar med en storlek som är jämförbar med laserns våglängd fungerar som resonatorer för laserljuset. Detta kan utnyttjas för att generera en mängd ytterligare information om elektronernas interaktion med materia. "

"Den stora utmaningen med denna metod är att exakt bestämma storleken på kärnan och skalet på aerosolpartiklarna. Även om det fortfarande är svårt att mäta dessa mängder, mätarnas noggrannhet påverkar noggrannheten i spridningsinformationen som genereras, "Sa Signorell.

Går framåt, Signorell och hennes kollegor är intresserade av att vidga omfattningen av sitt arbete med aerosolöverlagringsmetoden.

"Vi vill tillämpa aerosolöverlagringsmetoden på olika material med varierande tjocklek. Vi är särskilt intresserade av mycket tunna skal och hur deras strukturförändringar påverkar flykten av elektroner från droppens yta. Detta är potentiellt mycket relevant för forskare som undersöker vetenskapliga frågor relaterade till ytor och gränssnitt för olika ämnen, "Sade Signorell." Med allt detta arbete, Vi hoppas kunna analysera det breda utbudet av experimentella data som kan genereras så att vi kan lära oss mer om rörelsen hos lågenergie elektroner. "