Исследователи описывают свой метод, основанный исключительно на свете, для определения электрических и магнитных свойств поверхностей. Этот новый метод может сыграть важную роль в исследовании прозрачных, непроводящих материалов, поскольку известные методы с использованием электронов часто испытывают экспериментальные ограничения из-за низкой проводимости, среди других трудностей.
Использование света помогает обойти эти ограничения: когда световые лучи попадают на поверхность материала, например, на стеклянную панель, они отражаются на границе раздела, преломляются и поглощаются материалом. Эти эффекты, которые можно наблюдать в повседневной жизни, являются результатом взаимодействия слабого светового поля с атомами и электронами облучаемого материала.
В случае более сильных световых полей, которые достигаются с помощью лазеров, возникают дополнительные эффекты, которые могут, например, генерировать более высокие световые частоты, известные как излучение с высокими гармониками. Эти эффекты часто зависят от направления колебаний светового поля относительно расположения атомов в материале.
«Мы используем эту зависимость при генерации излучения с высокими гармониками, чтобы получить представление о свойствах прозрачных материалов на поверхности и вблизи нее», – говорит первый автор и аспирант Тобиас Генрих с физического факультета Геттингенского университета. "Световое поле, которое мы используем, состоит из двух лазерных импульсов, вращающихся в противоположных направлениях на двух разных частотах, и это приводит к симметричному полю в форме клеверного листа.«Эти специально созданные световые поля могут быть адаптированы к атомному расположению материала для управления генерацией высоких гармоник.
«Мы показываем, что этот контроль можно использовать для изучения намагничивания на поверхности оксида магния», – объясняет доктор Мурат Сивис, руководитель исследования. В зависимости от направления вращения светового поля – также называемого хиральностью – генерируемый ультрафиолетовый свет поглощается в разной степени на границе раздела. «Для различных материалов, которые на самом деле не проявляют намагничивания или электропроводности, эти свойства на поверхности были теоретически предсказаны», – сказал Сивис. «В нашем исследовании мы показываем, что теперь можно исследовать такие явления, используя только оптические методы, возможно, даже в очень коротких временных масштабах.«Исследователи также надеются по-новому взглянуть на электронные свойства других хиральных материалов, как показывает исследование на примере спиральной кристаллической структуры кварца.
Чувствительность к хиральным явлениям на поверхностях потенциально может открыть новые возможности для исследований инновационных функциональных материалов.