Ett internationellt team av forskare, ledd av Dr. Hyunmin Kim från Companion Diagnostics and Medical Technology Research Group vid DGIST utvecklade en bildteknik för att övervaka ljudrörelsen av ett atomiskt tunt ämne med hög upplösning. Tekniken kan användas för utveckling av nya material, solceller och katalysatorer.

Forskargruppen har presenterat ett övergående andraharmoniskt generations (TSHG) pulsavbildningssystem som kan analysera den ultra-snabba dynamiken i ljus som interagerar med molybdendisulfid (MoS2), en typisk 2-D atom laminering struktur, med en upplösning på 300 nanometer.

Befintlig utrustning som används för mätning av ultraljudsvågor som genereras av vibrationer från ultrasnabba elektroner och gitter hade begränsade tillämpningar på grund av brusförhållandet jämfört med låg signal och rumslig upplösning. Forskargruppen utvecklade ett mikroskop med förbättrad optisk upplösning för snabb och exakt analys av materialegenskaper under massproduktionstiden för halvledarmaterial 2-D-material.

TSHG -bildteknik som utvecklats av forskarna kan mäta ljudgenerering vid nivån 1011 Hz -enhet (1 Hz vibrerar en gång per sekund), som genereras genom reaktionen mellan ett gitter och en elektron som rör sig av en pumppuls med en annan våglängd, med generering av en våglängd som är hälften av pro -pulsvåglängden vid den punkt där symmetri bryts på ett kristallämne.

Tidigare, för att mäta den ultrasnabba elektronrörelsen på en femtosekunds skala (10 ^-15 andra) i en 2-D-atomenhetstruktur eller generering av relaterat ljud, en pulsvåg i pumpsonden måste exponeras för ett material. Förändringen i absorption eller reflektion av den genererade sondpulsen mättes för analys. Dock, signalerna var små, så mättiden måste förlängas och en högpresterande signalförstärkare måste användas för att öka signal-brusförhållandet. Lasern hade hög energi, och kan således orsaka provskador och leda till ett avtagbart tillstånd hos molekylerna om laserns fokusstorlek justerades till under en mikrometer. Det fanns också begränsningar i analysen om provstorleken var liten.

I den här studien, för att minska laserfokusstorleken samtidigt som skadan på provet minskar, Dr. Kim och hans team minskade laserutmatningen som används i ett befintligt transient-absorptionsspektroskop med tusentals till tiotusentals gånger, och tillämpade ett högpresterande skanningssystem för att visualisera det i realtid.

Forskargruppen ökade laserns substanspenetrationsnivå med en nära infraröd strålpulslängd på 1,04 storlek som en sondpuls och lokaliserade den sekundära harmoniska pulslängden på den synliga strålsektionen med grön färg (520 nm). Med denna metod, de maximerade effektiviteten för att analysera elektronernas rörelse till joniseringsenergisektionen i det täta energibandet för 2-D-ämnet i kombination med pumppulsen.

Enligt forskargruppen, det är bevisat att den nya bildteknologin är användbar för att analysera olika atomstrukturer som sexkantiga och triangulära stjärnor, genom att kombinera andraharmoniska generationen av pulsavbildningssystem med en 4-vågs blandad pulsavbildningsfunktion och applicera den på lamineringsstrukturanalys av molybdendisulfid tillverkad med hjälp av metoden för kemisk ångavsättning (CVD).

Dessutom, TSHG -tekniken förväntas bidra till forskning om relaterat material. Forskningen kan tillämpas på studier av elektronens livslängd som bestämmer effektiviteten hos energimaterial och katalysatorer som 2-D-material och perovskit- och kvantprickar.

Dr Kim sa, "Elektronhåls rörelseanalys av material som massproduceras med hjälp av den övergående andra-harmoniska generationen av pulsavbildningsteknik kan visualiseras samtidigt, vilket kommer att bidra starkt till utvecklingen av källteknik baserad på nya nanomaterial. Vi kommer att forska och utveckla superprecisionsenergi och optiska element genom att utöka den högupplösta realtidsanalystekniken vi har säkrat till analysen av fysiska gitterbegränsningsmiljöer. "