Un equipo internacional de investigadores, dirigido por el Dr. Hyunmin Kim del Grupo de Investigación de Tecnología Médica y Diagnóstico de Compañeros en DGIST desarrolló una técnica de imagen para monitorear el movimiento del sonido de una sustancia atómicamente delgada en alta resolución. La tecnología podría utilizarse en el desarrollo de nuevos materiales, células solares y catalizadores.

El equipo de investigación ha presentado un sistema de imágenes de pulso transitorio de segunda generación armónica (TSHG) que puede analizar la dinámica ultrarrápida de la luz que interactúa con el disulfuro de molibdeno (MoS2), una estructura típica de laminación de átomos 2-D, a una resolución de 300 nanómetros.

Los equipos existentes utilizados para medir ondas ultrasónicas generadas por la vibración de electrones ultrarrápidos y celosía tenían aplicaciones limitadas debido a la relación de ruido en comparación con la baja resolución espacial y la señal. El equipo de investigación desarrolló un microscopio con resolución óptica mejorada para un análisis rápido y preciso de las características del material en la era de la producción en masa de materiales semiconductores 2-D.

La tecnología de imágenes TSHG desarrollada por los investigadores puede medir la generación de sonido al nivel de la unidad de 1011 Hz (1 Hz vibra una vez por segundo), que se genera por la reacción de una red y un electrón movido por un pulso de bomba que tiene una longitud de onda diferente, utilizando la generación de una longitud de onda que es la mitad de la longitud de onda del pulso profesional en el punto donde se rompe la simetría en una sustancia cristalina.

Previamente, para medir el movimiento ultrarrápido de electrones en la escala de un femtosegundo (10 ^-15 segundo) en una estructura de unidad atómica 2-D o la generación de sonido relacionado, una onda de pulso en la bomba-sonda tenía que estar expuesta a un material. Se midió el cambio en la absorción o reflexión del pulso de sonda generado para su análisis. Sin embargo, las señales eran pequeñas, por lo que el tiempo de medición tuvo que extenderse y se tuvo que utilizar un amplificador de señal de alto rendimiento para aumentar la relación señal / ruido. El láser tenía alta energía, y así podría causar daño a la muestra y conducir a un estado desprendible de las moléculas si el tamaño de enfoque del láser se ajustara por debajo de un micrómetro. También hubo limitaciones en el análisis si el tamaño de la muestra era pequeño.

En este estudio, para disminuir el tamaño del enfoque láser mientras se reduce el daño a la muestra, El Dr. Kim y su equipo redujeron la salida del láser utilizada en un espectroscopio de absorción transitoria existente de miles a decenas de miles de veces. y aplicó un sistema de escaneo de alto rendimiento para visualizarlo en tiempo real.

El equipo de investigación aumentó el nivel de penetración de la sustancia del láser utilizando una longitud de pulso de rayo infrarrojo cercano de tamaño 1.04 como pulso de sonda y ubicó la longitud del pulso armónico secundario en la sección de rayo visible de color verde (520 nm). Usando este método, maximizaron la eficiencia para analizar el movimiento de electrones a la sección de energía de ionización de la banda de energía densa de la sustancia 2-D cuando se combinan con el pulso de la bomba.

Según el equipo de investigación, Está comprobado que la nueva tecnología de imágenes es útil para analizar diversas estructuras atómicas como estrellas hexagonales y triangulares, combinando el sistema de generación de imágenes de pulso de segunda generación con una función de imagen de pulso mixto de 4 ondas y aplicándolo al análisis estructural de laminación de disulfuro de molibdeno fabricado mediante el método de deposición química de vapor (CVD).

Además, Se espera que la técnica TSHG contribuya a la investigación de materiales relacionados. La investigación se puede aplicar a estudios de la vida útil de los electrones que determinan la eficiencia de materiales energéticos y catalizadores, como materiales 2-D y perovskita y puntos cuánticos.

El Dr. Kim dijo:"El análisis del movimiento de los agujeros de electrones de los materiales que se producen en masa utilizando la generación transitoria de segundo armónico de la tecnología de imágenes de pulso se puede visualizar simultáneamente, lo que contribuirá en gran medida al desarrollo de tecnología de origen basada en nuevos nanomateriales. Investigaremos y desarrollaremos energía de superprecisión y elementos ópticos mediante la expansión de la tecnología de análisis en tiempo real de alta resolución que hemos asegurado para el análisis de entornos de restricción de celosía física ".