Ezerrel lövi az elektronokat a gyémánttű

Német, orosz, spanyol és finn kutatók közösen igazolták, hogy ha nanoszekundumos lézerimpulzussal világítják meg egy 100 mikrométer hosszúságú gyémánttű alját, akkor a tű csúcsa nagy mennyiségű elektront fog kibocsátani, írja a Phys.org.

Az Applied Physics Letters tudományos folyóiratban megjelent tanulmány szerzői azt vizsgálták, hogy általában miképp halad át az energia és elektromos töltés egy gyémántból készült tűn. A kísérletek során azt tapasztalták, hogy a nanoszekundumos lézerfénnyel stimulált gyémánttű képes a csúcsából pikocoulomb töltéssel elektronsugarakat kibocsátani.

Az eredmény azért tűnik kissé meglepőnek, mert a gyémánt (a szén egyik természetes allotrópja) eddigi ismereteink szerint tökéletes elektromos szigetelőanyag (ellentétben a grafittal, a szén másik természetes formájával, ami remekül vezeti az elektromosságot). A kutatók azonban azt találták, hogy a tű formájú gyémánt még akkor is bocsát ki magából elektronokat, ha nem világítják meg fénnyel. Ennek a jelenségnek a hátterében az anyagban rejlő hibák állhatnak, vélik a fizikusok.

A lézeres megvilágítás hatására ez az elektronkibocsátás megsokszorozódott, ezt pedig valamiféle hosszú távú transzportmechanizmus számlájára írják a tanulmány szerzői. Elméletük szerint a gyémánttűben úgynevezett excitonok vannak, amik elektronok és üres térközök kötött állapotai. Az excitonokat a lézer energiája gerjeszti mire azok afféle hullámcsomagokként feldúsulnak és végigvonulnak a tű teljes hosszában. Egy részük az elektromos mező hatására ionizálódik, és úgynevezett forró elektronokat generál, amik aztán a tű hegyén távoznak.

A tudósok szerint az elektronsugárzásra képes gyémánttűket sokféle gyakorlati alkalmazásban lehet majd hasznosítani. Így például kicsi, akár hordozható röntgengépet is lehet építeni segítségével, de az elektronmikroszkópok képalkotó felbontását is nagyban növelheti az új technológia. Fényérzékelő szenzorok fejlesztésében is jól jöhet a most felfedezett tulajdonsága a gyémánttűknek.