برای مطالعه پدیده‌های فیزیکی بنیادین نظیر چگونگی حرکت الکترون در اتم‌ها، مولکول‌ها و جامدات، پرتوهای فرابنفش با پالس‌های کوتاه (EUV) می‌تواند بسیار مفید باشد. اخیرا محققان طول موج فلزی سه بعدی یا نانوکانالی را ارائه کرده‌اند که می‌تواند این پالس‌ها را ایجاد کند.
تولید پرتوهای فرابنفش با پالس‌های کوتاه با استفاده از پلاسمون
برای مطالعه پدیده‌های فیزیکی بنیادین نظیر چگونگی حرکت الکترون در اتم‌ها،
مولکول‌ها و جامدات، پرتوهای فرابنفش با پالس‌های کوتاه (EUV) می‌تواند
بسیار مفید باشد. اخیرا محققان طول موج فلزی سه بعدی یا نانوکانالی را
ارائه کرده‌اند که می‌تواند این پالس‌ها را ایجاد کند.
پرتوهای فرابنفش با پالس‌های کوتاه (EUV) دارای طول موجی بین ۵ تا ۵۰
نانومتر هستند که ۱۰ تا ۱۰۰ برابر از نور مرئی کوتاه‌تر است. بنابراین با
استفاده از روش‌های رایج نمی‌توان این پرتوها را ایجاد کرد و تنها با تقویت
امواج ایجاد شده توسط نوسان‌گر می‌توان آنها را به‌دست آورد. الکترون‌های
آزاد در این فرآیند شتاب داده شده و انرژی مازاد آنها در پالس‌هایی کوتاه
در حد آتوثانیه (۱۰–۱۸s) آزاد می‌شود. فرآیندی که کوتاه‌ترین طول‌موج‌های
نور فیلتر شده و پرتوهای فرابنفش با پالس‌های کوتاه را ایجاد می‌کند، بسیار
پیچیده است.
محققان مرکز علوم و فناوری پیشرفته کره (LAIST)، موسسه ماکس پلانک آلمان و دانشگاه
ایالتی جرجیا با استفاده از ایده‌ای این مشکل را حل کردند. آنها پالس‌های نور
فمتوثانیه(۱۰–۱۵s) که در محدوده مادون قرمز هستند را به پالس‌های نوری فمتوثانیه در
محدوده فرابنفش تبدیل کردند. این پالس‌ها فرکانس ۷۵ مگاهرتزی را ایجاد نمودند. برای
این کار از پدیده “پلاریزاسیون پلاسمون سطحی” استفاده شد.
نانوکانالی که این گروه تحقیقاتی ایجاد کرده موجب می‌شود تا نور مادون قرمز ورودی
متمرکز شده، به طوری که طول موج آن از نور ورودی کوتاه‌تر شود. این نانوکانال از
جنس نقره بوده به شکلی که حفره میانی آن به‌صورت قیف شکل است. طول این ساختار چند
میکرون و درون آن از گاز زنون پر می‌شود. نوک این کانال تقریبا ۱۰۰ نانومتر است.
محققان پالس مادون قرمز را با نرخ ۷۵ مگاهرتز به‌درون کانال می‌فرستند که دیواره آن
دارای بار مثبت و منفی است. چیدمان این بارها به شکلی است که منجر به نوسانات امواج
الکترومغناطیس و تشکیل پلاریزاسیون پلاسمون سطحی می‌شود. این ذرات به‌سمت نوک رفته
و در آنجا به دلیل شکل مخروطی نوک، میدان آنها متمرکز می‌شود. این میدان که روی سطح
داخلی تونل قرار دارد چند صد برابر قوی‌تر از میدان نور مادون قرمز تابیده شده است.
افزایش میدان، منجر به تولید پرتوهای فرابنفش با پالس‌های کوتاه در گاز زنون می‌شود.
سونگ وو کیم، رهبر این تیم تحقیقاتی، می‌گوید از آنجایی که طول موج این پرتوها و
همچنین زمان پالس آنها بسیار کوتاه است، از پرتوهای فرابنفش با پالس‌های کوتاه می‌توان
به‌عنوان ابزاری برای بررسی دینامیک الکترون در اتم‌ها استفاده کرد. نتایج این
تحقیق در نشریه Nature Photonics به چاپ رسیده است.
