Comprendere il comportamento degli elettroni nei materiali è fondamentale per il progresso della scienza dei materiali e dell'ingegneria dei dispositivi. La spettroscopia fotoelettronica convenzionale fornisce una visione approfondita della natura della struttura elettronica dei solidi. Attualmente, la sfida della ricerca sulle strutture elettroniche su scala micrometrica viene perseguita in tutto il mondo.

Un apparato all'avanguardia per la spettroscopia fotoelettronica risolta nel momento con funzione microscopica aggiuntiva, chiamato "microscopio del momento fotoelettronico", è stato costruito presso l'UVSOR Synchrotron Facility, Istituto per le scienze molecolari, in Giappone, rivoluzionando le analisi su scala micrometrica del comportamento di elettroni.

I ricercatori dell'Istituto di Scienze Molecolari/Università Graduata per gli Studi Avanzati, SOKENDAI, in collaborazione con l'Università di Osaka, hanno aggiornato questo analizzatore avanzato e stazione sperimentale per utilizzare due linee di luce ondulatorie come fonti di eccitazione. Ramificando la linea di luce ultravioletta sotto vuoto (VUV) esistente BL7U, la luce VUV è ora diventata contemporaneamente disponibile al microscopio a momento fotoelettronico oltre a un fascio di raggi X molli dalla linea di luce BL6U. Il lavoro è pubblicato nel Journal of Synchrotron Radiation .

Il primo "microscopio a momento fotoelettronico a doppia linea di fascio" al mondo consente 1) misurazioni selettive degli elementi utilizzando la luce a raggi X morbida con incidenza radente e 2) misurazioni altamente simmetriche utilizzando la luce VUV a incidenza normale. Sfruttare la flessibilità di queste sorgenti luminose crea un nuovo percorso per le analisi multimodali del comportamento degli elettroni.

La spettroscopia fotoelettronica nella configurazione a incidenza normale è disponibile solo con questo apparato presso UVSOR in tutto il mondo. La configurazione altamente simmetrica con un'incidenza così normale facilita analisi precise dell'orbitale di valenza tramite l'analisi degli elementi della matrice di transizione dipendente dalla polarizzazione dei fotoni. In questo lavoro, i ricercatori hanno applicato questo approccio agli elettroni di valenza della superficie Au(111).

Questa esclusiva microscopia a momento fotoelettronico a doppia linea di fascio offre approfondimenti più approfonditi sul comportamento degli elettroni nei materiali, campi innovativi della fisica della materia condensata, della scienza molecolare e della scienza dei materiali.

Impianto di sincrotrone UVSOR

UVSOR è un impianto di radiazione di sincrotrone presso l'Istituto di scienza molecolare, in Giappone, con le prestazioni più elevate al mondo nella gamma di energia dell'ultravioletto estremo ed è ampiamente utilizzato da ricercatori nazionali e stranieri. La gamma di energia dell'ultravioletto estremo è adatta per osservare il comportamento degli elettroni responsabili delle proprietà di molecole e solidi.

La radiazione di sincrotrone emessa da un anello di accumulo di elettroni con una circonferenza di circa 50 metri viene introdotta in più di una dozzina di stazioni sperimentali in cui vengono condotte un'ampia varietà di ricerche nel campo della bioscienza, delle scienze ambientali ed energetiche, nonché delle scienze fisiche e chimiche. Sebbene sia il secondo impianto di radiazione di sincrotrone più antico del Giappone da quando è stata osservata la prima luce nel 1983, mantiene con successo prestazioni all'avanguardia attraverso due intensi aggiornamenti.