Uma equipe internacional de pesquisadores, liderado pelo Dr. Hyunmin Kim do Companion Diagnostics and Medical Technology Research Group no DGIST desenvolveu uma técnica de imagem para monitorar o movimento do som de uma substância atomicamente fina em alta resolução. A tecnologia poderá ser utilizada no desenvolvimento de novos materiais, células solares e catalisadores.

A equipe de pesquisa apresentou um sistema de imagem de pulso de geração de segundo harmônico transitório (TSHG) que pode analisar a dinâmica ultrarrápida da luz interagindo com dissulfeto de molibdênio (MoS2), uma estrutura de laminação de átomo 2-D típica, com uma resolução de 300 nanômetros.

Os equipamentos existentes usados ​​para medir ondas ultrassônicas geradas pela vibração de elétrons ultrarrápidos e reticulados tinham aplicações limitadas devido à relação de ruído em comparação ao baixo sinal e resolução espacial. A equipe de pesquisa desenvolveu um microscópio com resolução óptica aprimorada para uma análise rápida e precisa das características do material na era da produção em massa de materiais semicondutores 2-D.

A tecnologia de imagem TSHG desenvolvida pelos pesquisadores pode medir a geração de som no nível da unidade de 1011 Hz (1 Hz vibra uma vez por segundo), que é gerado pela reação de uma rede e elétron movidos por um pulso de bomba com um comprimento de onda diferente, usando a geração de um comprimento de onda que é a metade do comprimento de onda pro pulso no ponto onde a simetria é quebrada em uma substância cristalina.

Anteriormente, para medir o movimento ultrarrápido do elétron na escala de um femtossegundo (10 ^-15 segundo) em uma estrutura de unidade atômica 2-D ou a geração de som relacionado, uma onda de pulso na sonda da bomba teve que ser exposta a um material. A mudança na absorção ou reflexão do pulso de sonda gerado foi medida para análise. Contudo, os sinais eram pequenos, então o tempo de medição teve que ser estendido e um amplificador de sinal de alto desempenho teve que ser usado para aumentar a relação sinal-ruído. O laser tinha alta energia, e poderia, assim, causar danos à amostra e levar a um estado destacável das moléculas se o tamanho do foco do laser fosse ajustado abaixo de um micrômetro. Também havia limitações na análise se o tamanho da amostra fosse pequeno.

Neste estudo, para diminuir o tamanho do foco do laser enquanto reduz os danos à amostra, Dr. Kim e sua equipe diminuíram a saída do laser usada em um espectroscópio de absorção transiente existente em milhares a dezenas de milhares de vezes, e aplicou um sistema de digitalização de alto desempenho para visualizá-lo em tempo real.

A equipe de pesquisa aumentou o nível de penetração da substância do laser usando um comprimento de pulso de raio infravermelho próximo de 1,04 como um pulso de sonda e localizou o comprimento do pulso harmônico secundário na seção de raio visível de cor verde (520 nm). Usando este método, eles maximizaram a eficiência para analisar o movimento dos elétrons para a seção de energia de ionização da banda de energia densa da substância 2-D quando combinada com o pulso da bomba.

De acordo com a equipe de pesquisa, está provado que a nova tecnologia de imagem é útil para analisar várias estruturas atômicas, como hexágono e estrelas triangulares, combinando o sistema de geração de imagens de pulso de segunda geração com uma função de imagem de pulso misto de 4 ondas e aplicando-a à análise estrutural de laminação de dissulfeto de molibdênio fabricado usando o método de deposição química de vapor (CVD).

Além disso, espera-se que a técnica TSHG contribua para a pesquisa de materiais relacionados. A pesquisa pode ser aplicada a estudos de vida útil do elétron que determinam a eficiência de materiais de energia e catalisadores, como materiais 2-D e perovskita e pontos quânticos.

Dr. Kim disse, "A análise do movimento do buraco do elétron de materiais que são produzidos em massa usando a geração de segundo harmônico transiente da tecnologia de imagem de pulso pode ser visualizada simultaneamente, o que contribuirá enormemente para o desenvolvimento de tecnologia de origem baseada em novos nanomateriais. Vamos pesquisar e desenvolver energia de superprecisão e elementos ópticos, expandindo a tecnologia de análise em tempo real de alta resolução que garantimos para a análise de ambientes de restrição de rede física. "