Institut za fiziku

Ova stranica koristi kolačiće (cookies) kako bi osigurala bolje korisničko iskustvo.

Više informacija možete pronaći u Izjavi o kolačićima.

Slažem se

Sve kategorije Vijesti Javna nabava Znanstvene vijesti Izdvojeno Natječaji Obavijesti o ishodu natječajnog postupka

Prikaži:

A A A

Znanstvene vijesti — 02.06.2022.

Far-from-Equilibrium Electron–Phonon Interactions in Optically Excited Graphene

Kolega Dino Novko, u suradnji sa znanstvenicima s Georg-August-Universitäta iz Göttingena, objavio je rad u časopisu Nano Letters, u kojem istražuju nove karakteristike mnogočestične elektron-fonon interakcije u fotopobuđenom grafenu na femtosekundnoj vremenskoj skali.

Far-from-Equilibrium Electron–Phonon Interactions in Optically Excited Graphene

Marten Düvel, Marco Merboldt, Jan Philipp Bange, Hannah Strauch, Michael Stellbrink, Klaus Pierz, Hans Werner Schumacher, Davood Momeni, Daniel Steil, G. S. Matthijs Jansen, Sabine Steil, Dino Novko, Stefan Mathias, and Marcel Reutzel, Nano Letters 22, 4897 (2022).

DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c01325

Razumijevanje mnogočestičnih interakcija u uvjetima daleko od ravnoteže jedan je od glavnih ciljeva trenutnih istraživanja fizike ultrabrze kondenzirane tvari. Ovdje se posebno zanimljiva, ali jedva shvaćena situacija događa tijekom jake optičke pobude, gdje se elektronski i fononski sustavi mogu značajno poremetiti, a distribucije kvazičestica ne mogu se opisati ravnotežnim funkcijama. U ovom radu koristi se vremenski i kutno razlučena fotoelektronska spektroskopija za proučavanje spomenutih mnogočestičnih interakcija u uvjetima daleko od ravnoteže za prototipni materijal grafen. U skladu s teorijskim simulacijama, nalazimo osobite tranzijentne renormalizacije vlastite energije kvazičestica uzrokovane fotoinduciranim neravnotežnim uvjetima. Ova opažanja mogu se razumjeti ultrabrzim raspršenjima između neravnotežnih elektrona i snažno vezanih optičkih fonona, koja su aktivna već na početku dinamike (to jest, ispod 50 fs), što označava ključnu ulogu ultrabrze neravnotežne dinamike u mnogočestičnim interakcijama. Naši rezultati unapređuju razumijevanje kvantne fizike mnoštva čestica u ekstremnim uvjetima, što je važno za svaki pokušaj optičke manipulacije ili stvaranja neravnotežnih stanja materije.

Fig. 1 Comparison of nonequilibrium many-body interactions in experiment and theory. (a) Imaginary part of electron self-energy Im(Σ) as a function of energy for thermalized electron distributions at -7ps with electron and phonon temperatures of Te = Tph = 300K (thick blue line: experiment, thin blue line: theory) and at 175fs with elevated temperatures of ~800 K (thick yellow line: experiment, thin yellow line: theory). (b) Im(Σ) as a function of energy for a delay of 60fs, where the electron system exhibits a strong non Fermi−Dirac nonequilibrium distribution (thick red line: experiment, thin red line: theory). (c,d) Electron distribution functions and schemes of possible electron−phonon scattering processes in the case of equilibrium Fermi−Dirac distributions, (c), and strong non-Fermi−Dirac nonequilibrium distributions (d).

Slika 1. Usporedba neravnotežnih mnogočestičnih interakcija u eksperimentu i teoriji. (a) Imaginarni dio vlastite energije Im(Σ) kao funkcija energije za termalizirane distribucije elektrona pri -7 ps s temperaturama elektrona i fonona od T_e = T_ph = 300K (debela plava linija: eksperiment, tanka plava linija: teorija) te pri 175fs s povišenim temperaturama od ~800K (debela žuta linija: eksperiment, tanka žuta linija: teorija). (b) Im(Σ) kao funkcija energije za vremensko kašnjenje od 60fs, pri čemu sustav elektrona pokazuje snažnu ne-Fermi-Dirakovu neravnotežnu distribuciju (debela crvena linija: eksperiment, tanka crvena linija: teorija). (c,d) Funkcije distribucije elektrona i sheme mogućih procesa elektron-fonon raspršenja u slučaju ravnotežnih Fermi-Dirakovih, (c), te jakih ne-Fermi-Dirakovih neravnotežnih distribucija (d).