Визуализация наноструктур с помощью акустических волн

Акустические волны играют большую роль в ежедневной жизни людей и находят применение в разных сферах, от коммуникации до ультразвукового сканирования. В последние годы оказалось, что сверхвысокочастотные звуковые волны с длиной волны, сравнимой с атомными размерами, – мощный метод анализа наноструктур.

Электромагнитное излучение генерируется, когда акустическая волна (фронт выделен фиолетовым цветом), проходя через границу раздела двух пьезоэлектрических материалов, индуцирует электрические токи (красные). Это излучение распространяется через материалы. Его можно детектировать и определять таким образом форму звуковых волн с разрешением, близким к атомному.

В Национальной лаборатории Лоренса Ливермора, сообщает Phys Org, обнаружили новое явление, позволяющее наблюдать высокочастотные ударные волны терагерцовой частоты (терагерц – 10¹² Гц, частота, при которой колебания совершаются триллион раз в секунду). Было обнаружено, что при определенных обстоятельствах пересечение такой волной границы раздела между двумя веществами сопровождается индуцированием слабых поверхностных электрических токов. В свою очередь, эти токи производят электромагнитное излучение терагерцовой частоты, которое можно детектировать в нескольких миллиметрах над поверхностью.

• Большинство экспериментов по молекулярному моделированию ударных волн связаны с экспериментами через электронные свойства вещества, например, оптическую отражательную способность. В лаборатории Ливермора проводили компьютерное моделирование сверхвысокочастотных акустических волн, формирующихся спонтанно у фронта ударных волн или генерированных субпикосекундными лазерными импульсами.

Такой подход связывает ударные волны с более низкочастотным терагерцовым излучением, индуцированным индивидуальными атомами в ударной волне. Такой тип диагностики может обеспечить новую информацию, например, о динамике кристаллов в условиях сверхвысоких натяжений.

• Ведущие авторы работы, опубликованной в журнале Physical Review Letters, – Эван Рид (Evan Reed) и Майкл Армстронг (Michael Armstrong). Исследование проводилось в сотрудничестве с Национальной Лос-Аламосской лабораторией. Рид и его коллеги изучали распространение ударных волн через границу раздела двух тонких пленок пьезоэлектрических материалов, используемых в светодиодах LED.

Пьезоэлектрические материалы с давних пор использовались для исследования ударных волн, но электрическое оборудование позволяло определять лишь акустические волны частотой не более 10 гигагерц. Разработанная в лаборатории Ливермора технология позволяет существенно улучшить разрешение такого подхода. Другие возможные ее приложения – исследование структуры тонкопленочных электронных приборов, например, полевых транзисторов.

Максим Щербина

http://nanojournal.ru/events.aspx?…

Visualizing atomic-scale acoustic wavesin nanostructures

http://www.physorg.com/…4322564.html

Ну что ж… Красивое решение. Возможно, это направление работ приведёт к появлению неплохих и не очень дорогих измерительных приборов. Молодцы ребята!..