Världens första dual-beamline fotoelektronmomentummikroskop har utvecklats vid UVSOR Synchrotron Facility, Japan. Denna innovativa experimentella station ger genombrott när det gäller att studera elektronernas beteende i material som styr materialegenskaper, särskilt vid analys av valensorbitaler.
Att förstå elektronernas beteende i material är avgörande för utvecklingen av materialvetenskap och enhetsteknik. Konventionell fotoelektronspektroskopi ger djup insikt i naturen hos den elektroniska strukturen hos fasta ämnen. För närvarande drivs utmaningen att forska i elektroniska strukturer på mikrometerskalan över hela världen.
En toppmodern momentumupplöst fotoelektronspektroskopiapparat med ytterligare mikroskopisk funktion, kallad "fotoelektronmomentummikroskop", konstruerades vid UVSOR Synchrotron Facility, Institute for Molecular Science, Japan, och revolutionerade analyser i mikrometerskala av beteendet hos elektroner.
Forskare från Institute for Molecular Science / The Graduate University for Advanced Studies, SOKENDAI i samarbete med Osaka University har uppgraderat denna avancerade analysator och experimentstation för att använda två undulatorstrållinjer som excitationskällor. Genom att förgrena den befintliga vakuum ultravioletta (VUV) strållinjen BL7U, har VUV-ljus nu samtidigt blivit tillgängligt vid fotoelektronmomentummikroskopet förutom en mjuk röntgenstråle från strållinjen BL6U. Verket publiceras i Journal of Synchrotron Radiation .
Världens första "dual-beamline photoelectron momentum microscope" tillåter 1) elementselektiva mätningar med användning av det mjuka röntgenljus som betar och 2) mycket symmetriska mätningar med normalinfallande VUV-ljus. Att dra nytta av flexibiliteten hos dessa ljuskällor skapar en ny väg för multimodala analyser av elektronernas beteende.
Fotoelektronspektroskopi i konfigurationen med normal incidens är endast tillgänglig med denna apparat på UVSOR över hela världen. Mycket symmetrisk konfiguration med sådan normal incidens underlättar exakta analyser av valensorbital via fotonpolarisationsberoende övergångsmatriselementanalys. I detta arbete tillämpade forskarna detta tillvägagångssätt på valenselektronerna på Au(111)-ytan.
Denna unika fotoelektronmomentmikroskopi med dubbla strållinjer ger djupare insikter i elektronernas beteende i material, innovativa områden inom kondenserad materiens fysik, molekylär vetenskap och materialvetenskap.
UVSOR är en synkrotronstrålningsanläggning vid Institute for Molecular Science, Japan med världens högsta prestanda inom det extrema ultravioletta energiområdet och används flitigt av inhemska och utländska forskare. Det extrema ultravioletta energiområdet är lämpligt för att observera beteendet hos elektroner som är ansvariga för egenskaperna hos molekyler och fasta ämnen.
Synkrotronstrålning som emitteras från en elektronlagringsring med en omkrets på cirka 50 meter införs i mer än ett dussin experimentstationer där en mängd olika forskningar om biovetenskap, miljö- och energivetenskap samt fysikaliska och kemiska vetenskaper bedrivs. Även om det är den näst äldsta synkrotronstrålningsanläggningen i Japan sedan det första ljuset observerades 1983, upprätthåller den framgångsrikt toppmodern prestanda genom att genomgå intensiva uppgraderingar två gånger.
Mer information: Kenta Hagiwara et al, Development of dual-beamline photoelectron momentum microscopy for valence orbital analysis, Journal of Synchrotron Radiation (2024). DOI:10.1107/S1600577524002406
Tillhandahålls av National Institutes of Natural Sciences
