С. А. Асеев, Б. Н. Миронов, Д. Г. Пойдашев, Е. А. Рябов, Д. Ли, А. А. Ищенко, “Структурная динамика тонкоплёночных материалов: достижения, проблемы, перспективы”, УФН, 2025, том 195, номер 7,страницы 681

МЕЖДУНАРОДНЫЙ ГОД КВАНТОВЫХ НАУК И ТЕХНОЛОГИЙ. ОБЗОРЫ АКТУАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМ

Структурная динамика тонкоплёночных материалов: достижения, проблемы, перспективы

С. А. Асеев^a, Б. Н. Миронов^a, Д. Г. Пойдашев^ab, Е. А. Рябов^a, Д. Ли^cde, А. А. Ищенко^f

^a Институт спектроскопии РАН, г. Троицк, Москва
^b Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики", г. Москва
^c State Key Laboratory for Mesoscopic Physics and Collaborative Innovation Center of Quantum Matter, School of Physics, Peking University, Beijing
^d Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan, Shanxi
^e Peking University Yangtze Delta Institute of Optoelectronics, Nantong, Jiangsu
^f РТУ-МИРЭА — Российский технологический университет, Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова, г. Москва

Аннотация: Использование коротких фотоэлектронных импульсов открыло возможность изучения структурной динамики с высоким пространственно-временным разрешением. В рамках такой методологии импульсный электронный пучок, формируемый за счёт фотоэффекта, обеспечивает зондирование светоиндуцированных быстропротекающих процессов в веществе в разные моменты времени. Интеграция пико-фемтосекундной лазерной техники и электронной оптики в едином экспериментальном комплексе оказалась исключительно эффективной для наблюдения за поведением атомно-молекулярных структур на их естественных масштабах в пространственно-временном континууме. В режиме визуализации данная концепция привела к созданию 4D электронной микроскопии, а в режиме электронной дифракции появилась уникальная возможность снимать атомно-молекулярные видеоролики. Высокая чувствительность метода в сочетании со сравнительно низким радиационным повреждением образца (в отличие от рентгеновского лазера на свободных электронах) позволила проводить исследования тонкоплёночных перспективных материалов на компактных установках в стандартных лабораториях. В обзоре рассмотрено развитие этого научного направления от исследования наносекундной структурной динамики до фемтосекундной квантовой томографии на основе сверхбыстрой электронной дифракции.

Ключевые слова: сверхбыстрая электронная микроскопия и дифракция, динамические процессы, структурная динамика, атомно-молекулярное кино, фемтосекундное временное разрешение, атомное пространственное разрешение, электронная томография.

PACS: 07.78.+s, 61.05.J-, 64.70.D-, 64.70.K-, 68.37.Og

Поступила: 18 октября 2024 г.
Доработана: 6 декабря 2024 г.
Одобрена в печать: 24 декабря 2024 г.

DOI: 10.3367/UFNr.2024.12.039828