Comprendre le comportement des électrons dans les matériaux est crucial pour le progrès de la science des matériaux et de l’ingénierie des dispositifs. La spectroscopie photoélectronique conventionnelle fournit un aperçu approfondi de la nature de la structure électronique des solides. Actuellement, le défi de la recherche sur les structures électroniques à l'échelle micrométrique se poursuit partout dans le monde.

Un appareil de spectroscopie photoélectronique à résolution impulsionnelle de pointe doté d'une fonction microscopique supplémentaire, appelé « microscope à impulsion photoélectronique », a été construit à l'installation synchrotron UVSOR de l'Institut des sciences moléculaires du Japon, révolutionnant les analyses à l'échelle micrométrique du comportement des électrons.

Des chercheurs de l'Institut des sciences moléculaires/Université supérieure d'études avancées de SOKENDAI, en collaboration avec l'Université d'Osaka, ont amélioré cet analyseur avancé et cette station expérimentale pour utiliser deux lignes de lumière d'onduleurs comme sources d'excitation. En divisant la ligne de lumière ultraviolette sous vide (VUV) BL7U existante, la lumière VUV est désormais disponible simultanément au microscope à impulsion photoélectronique en plus d'un faisceau de rayons X mous provenant de la ligne de lumière BL6U. Les travaux sont publiés dans le Journal of Synchrotron Radiation .

Le premier « microscope à impulsion photoélectronique à double faisceau » au monde permet 1) des mesures sélectives d'éléments à l'aide de la lumière à rayons X doux à incidence rasante et 2) des mesures hautement symétriques à l'aide de la lumière VUV à incidence normale. Tirer parti de la flexibilité de ces sources lumineuses crée une nouvelle voie pour les analyses multimodales du comportement des électrons.

La spectroscopie photoélectronique dans la configuration à incidence normale n'est disponible qu'avec cet appareil à l'UVSOR dans le monde entier. Une configuration hautement symétrique avec une telle incidence normale facilite des analyses précises de l'orbitale de valence via une analyse des éléments de matrice de transition dépendant de la polarisation des photons. Dans ce travail, les chercheurs ont appliqué cette approche aux électrons de valence de la surface Au(111).

Cette microscopie à impulsion photoélectronique unique à double faisceau offre des informations plus approfondies sur le comportement des électrons dans les matériaux, dans des domaines innovants de la physique de la matière condensée, de la science moléculaire et de la science des matériaux.

Installation synchrotron UVSOR

UVSOR est une installation de rayonnement synchrotron de l'Institut des sciences moléculaires du Japon, offrant les performances les plus élevées au monde dans la gamme d'énergie ultraviolette extrême et largement utilisée par les chercheurs nationaux et étrangers. La gamme d'énergie ultraviolette extrême convient à l'observation du comportement des électrons responsables des propriétés des molécules et des solides.

Le rayonnement synchrotron émis par un anneau de stockage d'électrons d'une circonférence d'environ 50 mètres est introduit dans plus d'une douzaine de stations expérimentales dans lesquelles sont menées une grande variété de recherches dans les domaines des biosciences, des sciences de l'environnement et de l'énergie ainsi que des sciences physiques et chimiques. Bien qu'il s'agisse de la deuxième plus ancienne installation de rayonnement synchrotron du Japon depuis l'observation de la première lumière en 1983, elle a réussi à maintenir des performances de pointe grâce à deux mises à niveau intensives.