Control de un segundo de los electrones emitidos por una punta de metal a nanoescala

Área de la Ciencia:

• En segundo lugar la ciencia.
• Física del estado sólido física del estado sólido.
• La óptica cuántica es una óptica cuántica.

Sus antecedentes:

• La ciencia de los atonosegundos utiliza pulsos láser de femtosegundos para dirigir los electrones, lo que permite estudios en átomos y moléculas en fase gaseosa.
• Los electrones de los sólidos que interactúan con pulsos láser de pocos ciclos muestran la sensibilidad predicha a la fase de luz, pero los efectos son mínimos.
• Las técnicas actuales al segundo se limitan principalmente a los sistemas en fase gaseosa.

Objetivo del estudio:

• Para investigar los efectos de la fase de envoltura portadora (CEP) en la fotoemisión de electrones de las nanoestructuras sólidas.
• Demostrar la aplicabilidad de las técnicas del attosegundo a los sistemas de estado sólido.
• Desarrollar un sensor CEP compacto y sensible para sistemas láser.

Principales métodos:

• Espectroscopia de fotoemisión de electrones de una punta de tungsteno a escala nanométrica utilizando pulsos láser de pocos ciclos.
• Medición de espectros de electrones y modulación de corriente en función de la fase portador-envolvente del láser.
• Utilizando la mejora de campo en la punta de tungsteno para lograr campos eléctricos de pico alto con un simple oscilador láser.

Principales resultados:

• Se observó una modulación de corriente significativa (hasta el 100%) dependiente de la fase de la envolvente portadora del láser.
• Emisión de electrones demostrada a partir de intervalos únicos o dobles de menos de 500 attosegundos dentro de un pulso de 6 femtosegundos, lo que lleva a la interferencia espectral.
• Confirmado re-dispersión elástica coherente de electrones emitidos en la superficie metálica.
• Se lograron condiciones experimentales de un segundo utilizando un oscilador láser de frecuencia de repetición de 100 megahertz, eliminando la necesidad de sistemas amplificados complejos.

Conclusiones:

• Las técnicas de la ciencia atosecunda son transferibles a los materiales en estado sólido.
• El sistema de punta de tungsteno actúa como un sensor de fase de envoltura portadora compacto y altamente sensible.
• Este trabajo abre posibilidades para sondeos subfemtosegundos y subnanómetros de la dinámica de electrones en sólidos.