Een internationaal team van onderzoekers, onder leiding van Dr. Hyunmin Kim van Companion Diagnostics and Medical Technology Research Group bij DGIST ontwikkelde een beeldvormingstechniek om de geluidsbeweging van een atomair dunne substantie met hoge resolutie te volgen. De technologie kan worden gebruikt bij de ontwikkeling van nieuwe materialen, zonnecellen en katalysatoren.

Het onderzoeksteam heeft een transient second-harmonic generation (TSHG) pulsbeeldvormingssysteem gepresenteerd dat de ultrasnelle dynamiek van licht dat in wisselwerking staat met molybdeendisulfide (MoS2) kan analyseren. een typische 2-D atoomlaminerende structuur, met een resolutie van 300 nanometer.

Bestaande apparatuur die wordt gebruikt voor het meten van ultrasone golven die worden gegenereerd door de trilling van ultrasnelle elektronen en roosters, had beperkte toepassingen vanwege de ruisverhouding in vergelijking met de lage signaal- en ruimtelijke resolutie. Het onderzoeksteam ontwikkelde een microscoop met verbeterde optische resolutie voor snelle en nauwkeurige analyse van materiaalkenmerken in het massaproductietijdperk van halfgeleider 2-D-materialen.

De door de onderzoekers ontwikkelde TSHG-beeldvormingstechnologie kan de geluidsproductie meten op het niveau van een eenheid van 1011 Hz (1 Hz trilt eenmaal per seconde), die wordt gegenereerd door de reactie van een rooster en elektron bewogen door een pomppuls met een andere golflengte, gebruikmakend van het genereren van een golflengte die de helft is van de pro-pulsgolflengte op het punt waar de symmetrie op een kristalsubstantie wordt verbroken.

Eerder, om de ultrasnelle elektronenbeweging te meten op de schaal van een femtoseconde (10 ^-15 ten tweede) in een 2-D atomaire eenheidsstructuur of het genereren van gerelateerd geluid, een pulsgolf in de pompsonde moest worden blootgesteld aan een materiaal. De verandering in de absorptie of reflectie van de gegenereerde sondepuls werd gemeten voor analyse. Echter, de signalen waren klein, dus de meettijd moest worden verlengd en een krachtige signaalversterker moest worden gebruikt om de signaal-ruisverhouding te vergroten. De laser had een hoge energie, en zou dus monsterbeschadiging kunnen veroorzaken en leiden tot een losneembare toestand van de moleculen als de focusgrootte van de laser werd aangepast tot onder een micrometer. Er waren ook beperkingen in de analyse als de steekproefomvang klein was.

In dit onderzoek, om de grootte van de laserfocus te verkleinen en tegelijkertijd de schade aan het monster te verminderen, Dr. Kim en zijn team hebben de laseroutput die wordt gebruikt in een bestaande transiënte-absorptiespectroscoop met duizenden tot tienduizenden keren verlaagd, en een krachtig scansysteem toegepast om het in realtime te visualiseren.

Het onderzoeksteam verhoogde het stofpenetratieniveau van de laser met behulp van een nabij-infrarode straalpulslengte van 1,04 grootte als een sondepuls en plaatste de secundaire harmonische pulslengte op het zichtbare straalgedeelte van groene kleur (520 nm). Met behulp van deze methode, ze hebben de efficiëntie gemaximaliseerd om de beweging van elektronen naar het ionisatie-energiegedeelte van de dichte energieband van de 2-D-substantie te analyseren in combinatie met de pomppuls.

Volgens het onderzoeksteam het is bewezen dat de nieuwe beeldvormingstechnologie nuttig is om verschillende atomaire structuren te analyseren, zoals zeshoekige en driehoekige sterren, door het Second-Harmonic Generation of Pulse Imaging System te combineren met een 4-wave mixed pulse imaging-functie en deze toe te passen op structurele analyse van molybdeendisulfide vervaardigd met behulp van de chemische dampafzetting (CVD)-methode.

In aanvulling, de TSHG-techniek zal naar verwachting bijdragen aan onderzoek naar verwante materialen. Het onderzoek kan worden toegepast op studies naar de levensduur van elektronen die de efficiëntie van energiematerialen en katalysatoren zoals 2D-materialen en perovskiet en kwantumdots bepalen.

Dr. Kim zei, "De elektron-gat bewegingsanalyse van materialen die in massa worden geproduceerd met behulp van de tijdelijke tweede-harmonische generatie van pulsbeeldvormingstechnologie kan tegelijkertijd worden gevisualiseerd, die in hoge mate zullen bijdragen aan de ontwikkeling van brontechnologie op basis van nieuwe nanomaterialen. We zullen superprecieze energie- en optische elementen onderzoeken en ontwikkelen door de real-time analysetechnologie met hoge resolutie die we hebben beveiligd uit te breiden naar de analyse van omgevingen met fysieke roosterbeperkingen."