Ett internationellt team av forskare har framgångsrikt registrerat födelsen av ett nanoplasma för första gången. I deras tidning publicerad i tidningen Fysiska granskningsbrev, gruppen beskriver hur de drog av sig denna bedrift och vad de lärde sig av den.

Nanoplasma, som namnet antyder, är en plasma som uppträder vid nanoskala. Forskare har upptäckt att de kan skapa en genom att skjuta en laser mot ett mycket litet grupp av atomer - det är en del av vetenskapen om att studera objekt på nanoskala för att lära sig mer om deras egenskaper. För detta ändamål, forskare skulle vilja veta vad som händer när nanoplasma bildas, men har haft svårt att avgöra eftersom bildning sker så snabbt. I denna nya insats, forskarna har tagit ett steg mot det målet genom att utveckla ett sätt att registrera födelseprocessen för en nanoplasma.

Tekniken innebar att isolera ett kluster med cirka 5000 xenonatomer i en vakuumkammare och sedan avfyra en röntgenlaserpuls mot den-vilket fick nanoplasman att bildas. För att spela in processen, de sköt en andra laser mot klustret - den här med en infraröd stråle - och registrerade absorptionsmönstret som det skapade. Genom att avfyra den andra lasern om och om igen med en femtosekunds tidsupplösning och registrera mönstren efter varje blast, forskarna kunde göra en video från de ögonblicksbilder som skapades.

När de studerade videon som de hade skapat, forskarna fann att de elektroner som tvingades ur atomerna genom laserblastningen inte alla lämnade samtidigt. Istället, de fann att efter bara 10 femtosekunder, många av atomerna hade absorberat en del av laserenergin medan de behöll sina elektroner, och några andra tappade sitt. Efter det, det var attraktionen mellan de fria elektronerna och de positiva jonerna som höll ihop det utvecklande nanoplasma. Detta tillstånd ledde till många kollisioner som resulterade i delning av energi mellan atomerna. Forskarna rapporterar att det var spänningen i atomerna som spelade en betydande roll i energimigrationen - något som aldrig tidigare setts. De avslutar med att föreslå att deras teknik erbjuder ett värdefullt nytt verktyg för att studera nanosiserat material.

© 2018 Phys.org