Um trio de pesquisadores da Universidade de Göttingen, Université de Technologie de Troyes e Université Paris-Saclay, desenvolveu um caminho teórico para a nanoespectroscopia de feixe de elétrons polarizado. Em seu artigo publicado na revista Física da Natureza , Hugo Lourenço-Martins, Davy Gérard e Mathieu Kociak, delinear uma teoria que envolve o estabelecimento de uma relação entre espectroscopia óptica polarizada e espalhamento de elétrons livres. David Masiello, da University of Washington, publicou um artigo News &Views na mesma edição da revista, descrevendo o trabalho dos pesquisadores.

A espectroscopia de elétrons é usada para estudar a estrutura eletrônica de átomos e moléculas. Também pode ser usado para estudar a dinâmica de tais estruturas. A tecnologia é baseada na análise das energias emitidas pelos elétrons. Mas, como observa Masiello, um problema com a espectroscopia de elétrons é que, sem polarização, não é capaz de fornecer o mesmo tipo de funções que a espectroscopia óptica. Neste novo esforço, os pesquisadores descobriram uma relação entre a espectroscopia óptica (que é polarizada) e o espalhamento de elétrons livres - uma descoberta que sugere a possibilidade de nanoespectroscopia de feixe de elétrons polarizado. Para encontrar esse relacionamento, eles concentraram seus esforços nos limites opostos duais que ocorrem durante o espalhamento de feixes de elétrons de vórtice que têm alvos não localizados. Eles começaram observando o limite da cintura larga e depois o limite da cintura estreita (onde o laser estava claramente focado). Eles então passaram a uma análise do espalhamento inelástico de elétrons em vários cenários. Ao fazê-lo, eles descobriram que fótons virtuais são trocados quando um feixe de vórtice de elétrons livres é disparado contra um alvo, revelando uma conexão entre o espalhamento inelástico de ondas de elétrons escalares e espectroscopia óptica polarizada. Eles então criaram uma fórmula matemática para descrever o sinal de perda de energia do elétron polarizado, que eles usaram para derivar a probabilidade de perda de energia.

O resultado de seu trabalho mostrou que a perda de energia durante a espectroscopia permite medir a densidade eletromagnética polarizada de estados (o estado de spin em particular) - e isso sugere que a perda de energia em tais sistemas pode ser usada para resolver problemas com nano-óptica, possivelmente levando a nanoespectroscopia de feixe de elétrons polarizado.

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