Les progrès de la spectroscopie

Des physiciens de l'Université du Texas à Arlington ont mis au point une nouvelle technique qui permet de mesurer les propriétés de la couche atomique la plus élevée des matériaux sans tenir compte des informations provenant des couches sous-jacentes.

Les chercheurs du Positron Lab du département de physique de l'UTA ont utilisé un processus appelé "auger-mediated positron sticking" (AMPS) pour développer un nouvel outil spectroscopique permettant de mesurer sélectivement la structure électronique de la surface des matériaux.

Un nouvel article publié dans la revue Physical Review Letters (PRL) détaille cette nouvelle technique. En outre, le magazine en ligne Physics a publié un article Viewpoint sur la publication, intitulé "Spectroscopy That Doesn't Scratch the Surface", qui explique pourquoi l'article est important pour le domaine.

Alex Fairchild, chercheur postdoctoral au Positron Lab, est l'auteur principal de l'étude. Les co-auteurs sont Varghese Chirayath, professeur adjoint de recherche, Randall Gladen, chercheur postdoctoral, Ali Koymen, professeur de physique, et Alex Weiss, professeur et directeur du département de physique de l'UTA. Bernardo Barbiellini, professeur de physique à l'université LUT en Finlande, a également contribué au projet.

Le processus AMPS, dans lequel les positrons (antimatière des électrons) adhèrent directement aux surfaces, suivi par l'émission d'électrons, a été observé et décrit pour la première fois par Saurabh Mukherjee, un étudiant diplômé, avec Weiss et d'autres collègues, en 2010 à l'UTA. Ces résultats ont été publiés dans un article de PRL.

"Alex (Fairchild) et Varghese ont compris comment utiliser ce phénomène que nous avons découvert en 2010 pour mesurer la couche supérieure et obtenir des informations sur la structure électronique et le comportement des électrons dans la couche supérieure", a déclaré Weiss. "Cela déterminera les nombreuses propriétés d'un matériau, y compris la conductivité, et peut avoir des implications importantes pour la construction de dispositifs."

Fairchild a déclaré que le processus AMPS est unique car il utilise des photons virtuels pour mesurer la couche atomique la plus élevée.

"C'est différent des techniques typiques comme la spectroscopie de photoémission, où un photon pénètre plusieurs couches dans la masse d'un matériau et contient donc les informations combinées des couches de surface et de subsurface", a déclaré Fairchild.

"Nos résultats AMPS ont montré comment les photons virtuels émis suite au collage de positrons interagissent de préférence avec des électrons qui s'étendent plus loin dans le vide qu'avec des électrons plus localisés au site atomique", a déclaré Chirayath. "Nos résultats sont donc essentiels pour comprendre comment les positrons interagissent avec les électrons de surface et sont extrêmement importants pour comprendre d'autres techniques basées sur les positrons, pareillement sélectives en surface."

Weiss a noté que le Positron Lab de l'UTA est actuellement le seul endroit où cette technique aurait pu être développée, en raison des capacités de son faisceau de positrons.

"À l'heure actuelle, l'UTA est probablement le seul laboratoire au monde à disposer d'un faisceau de positrons capable d'atteindre les basses énergies nécessaires à l'observation de ce phénomène", a déclaré Weiss.