Otwarta droga do mikroskopu komórkowego czasu rzeczywistego

W arsenku galu pod wpływem zmiennego pola elektrycznego wyzwalana jest fala ekscytonów, objawiająca się jasną poświatą w bliskiej podczerwieni. Odkrycie to, dokonane przez japońskich naukowców umożliwi budowę mikroskopów komórkowych czasu rzeczywistego – informuje PAP za portalem EurekAlert.

Arsenek galu jest jednym z najbardziej znanych materiałów półprzewodnikowych – jest to obecnie drugi po krzemie (Si) materiał najczęściej wykorzystywany w mikro- i optoelektronice oraz technice mikrofalowej. Odkrycia nowej właściwości tego materiału dokonał zespół naukowców z Kyoto University pod kierownictwem prof. Hideki Hirori i prof. Koichiro Tanaki z Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS).

Naukowcy z Koyto zaobserwowali, że w próbce arsenku galu (GaA) poddawanej terahercowym zmiennym polom elektrycznym (1 Teraherc=1000 gigaherców) wyzwolona zostaje wielka liczba ekscytonów, czyli quasi-cząstek powstających na skutek oddziaływania między elektronem i dziurą elektronową, zwykle powstająca w wyniku wzbudzania elektronu. Pojedynczy cykl oddziaływania zmiennego pola elektrycznego, trwający pikosekundę, skutkuje 100-krotnym wzrostem gęstości ekscytonów, w porównaniu z początkowym stanem próbki. W wyniku tego dochodzi do wyzwolenia dużej ilości energii.

Jak stwierdził w materiale opublikowanym w „Nature Communications” prof. Hirori „powstająca lawina ekscytonów znajduje odbicie w jasnej poświacie obserwowalnej w bliskiej podczerwieni, co pokazuje wzrost przenoszonych cząstek o trzy rzędy wielkości”.

Nowe odkrycie może znaleźć zastosowanie przy konstrukcji systemów obrazowania medycznego i biologicznego o bardzo wysokiej rozdzielczości działających w czasie rzeczywistym, np. mikroskopów do obserwacji zachowania i przemian pojedynczych komórek, tranzystorów wielkich szybkości oraz wysokowydajnych ogniw słonecznych.

(pj)