Kính hiển vi terahertz đầu tiên trên thế giới tiết lộ sự dao động lượng tử trong các electron

Các nhà vật lý tại MIT đã phát triển kính hiển vi terahertz đầu tiên trên thế giới có khả năng trực tiếp quan sát chuyển động electron ở quy mô lượng tử bên trong các chất siêu dẫn. Bức xạ terahertz, dao động ở tần số nghìn tỷ chu kỳ mỗi giây, tương ứng với tần số dao động tự nhiên của các nguyên tử và electron, nhưng truyền thống lại gặp hạn chế về bước sóng dài làm giảm độ phân giải không gian. Nhóm nghiên cứu MIT đã vượt qua giới hạn nhiễu xạ này bằng cách sử dụng các bộ phát spintronic — các lớp kim loại siêu mỏng được kích thích bằng laser để tạo ra các xung terahertz sắc nét — và đặt mẫu nghiên cứu cực gần với bộ phát. Phương pháp trường gần này nén sóng terahertz thành các điểm vi mô, cho phép độ phân giải ở quy mô nano mà không làm hư hại các vật liệu nhạy cảm. Sử dụng kính hiển vi này, các nhà nghiên cứu đã khảo sát một mẫu mỏng nguyên tử của chất siêu dẫn nhiệt độ cao bismuth strontium calcium copper oxide (BSCCO) được làm lạnh gần đến nhiệt độ tuyệt đối. Họ quan sát được các dao động tập thể của electron siêu dẫn chưa từng thấy trước đây, hé lộ một chế độ hành vi mới của electron được lý thuyết dự đoán nhưng chưa từng được trực tiếp quan sát ở tần số terahertz trước đó. Ngoài siêu dẫn...