تصویربرداری با استفاده از پراکندگی پرانرژی فرابنفش (فرین) نشان می‌دهد که پالسهای نوری می‌توانند برانگیختگی‌های سطحی با طیف‌هایی تولید کنند که قبلا دستیابی به آنها دشوار بود.

امواج صوتی سطحی Surface acoustic waves ((هاSAW مانند امواج کوچک روی یک برکه، در امتداد سطح یک ماده جامد منتشر می‌شوند. SAW هایی با طول موجهایی به اندازه صدها کیلومتر به وسیله زمین لرزه ایجاد می‌شوند، در حالیکه SAWهایی با طول موجهایی در مقیاس میکرومتر می‌توانند توسط لیزر برانگیخته شوند. اکنون فلاویو کاپوتوندی Flavio Capotondi و همکارانش در مرکز مطالعات چند رشته‌ای تابش لیزر الکترون آزاد (FERMI) سینکروترون اِلِترا در تریسته ایتالیا یک تکنیک ساده مبتنی بر لیزر را برای برانگیختگی و آشکارسازی SAW هایی با طول موجهای نانومتری به نمایش گذاشته‌اند[1]. آنها می‌گویند این کار امکان کاوش دینامیک شبکه‌های بلوری مواد را در محدوده طول موجی که با استفاده از سایر رویکردها غیرقابل دسترس بوده، فراهم می‌کند.

SAW های تولید شده با لیزر معمولا طول موجهایی تقریبا برابر با اندازه لکه لیزر دارند- اغلب از چند ده‌تا چندصد میکرومتر. SAW هایی با طول موج کوتاهتر می‌توانند با استفاده از چندین پرتو تداخلی برانگیخته شوند، اما چنین طرح‌هایی از نظر فنی چالش‌برانگیز هستند و اغلب به SAW هایی با یک محدوده طیفی باریک محدود می‌شوند. کاپوتوندی و همکارانش از یک چیدمان ساده استفاده کردند که در آن یک لایه فلزی یا نیمرسانا تحت تابشِ یک تک لیزر "پمپ" نوری با پالسهای فمتوثانیه واقع می شد. سپس همین نقطه با پالسهای "کاوشگر" (probe) فمتوثانیه‌ای فرابنفش فرین extreme ultraviolet ((EUV از یک لیزر الکترون آزاد مورد هدف قرار می گرفت. یک آشکارساز CCD هم نور EUV پراکنده شده را ثبت می کرد.

پژوهشگران از مشاهده الگوهای فرانژ در تابش EUV پراکنده که حاکی از برانگیخنگی توسط پرتو پمپِ SAW هایی با طیف گسترده شامل طول موجهایی به کوتاهی 60 نانومتر بود، شگفت‌زده شدند. آنها دریافتند که برای تولید شدن چنین امواج صوتی سطحی با طول موج کوتاه لازم است لایه نازک تابش دیده دو ویژگی داشته باشد. اولا، باید از پرتو پمپ انرژی جذب کند. ثانیا، سطح آن باید درجه معینی از زبری داشته باشد. کاپوتوندی می‌گوید که زبری لازم حتی در مواد ظاهرا صاف وجود دارد. اگر این روش بتواند با استفاده از چشمه‌های رومیزی EUV عرضه شود، آنگاه برای بسیاری از زمینه‌های پژوهشی سودمند خواهد بود.

1. F. Capotondi et al., “Time-domain extreme-ultraviolet diffuse scattering spectroscopy of nanoscale surface phonons,” Phys. Rev. Lett. 135, 266101 (2025).

منبع:

Spectroscopy Technique Reveals Nanoscale Acoustic Waves

ترجمه خبر: بهناز ساربانها