Полупроводниковые источники и детекторы поляризованных по спину электронов в исследованиях резонансного рассеяния электронов

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Представлены результаты по созданным нами полупроводниковому источнику спин-поляризованных электронов и спин-детектору, а также концепция их интегрирования в метод спектроскопии диссоциативного захвата электронов (СДЗЭ) с учетом необходимых значений параметров электронного пучка, при которых наблюдаются резонансное рассеяние и диссоциативный захват. Описана конструкция установки для изучения резонансного рассеяния спин-поляризованных электронов методом СДЗЭ, которая позволит проводить исследования внутримолекулярной динамики изолированных отрицательных ионов. Основная цель разработки и изготовления установки состоит в возможности исследования с ее помощью взаимодействия спин-поляризованных электронов с хиральными молекулами, что позволит осуществить экспериментальную проверку гипотезы Вестера–Ульбрихта о происхождении биологической гомохиральности. Помимо данного основополагающего вопроса, ожидаемые результаты предлагаемого эксперимента важны для перспективных направлений спинтроники, а также для установления молекулярных механизмов различного биологического действия энантиомеров фармацевтических препаратов.

Full Text

Restricted Access

About the authors

О. Е. Терещенко

Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук

Author for correspondence.
Email: teresh@isp.nsc.ru
Russian Federation, 630090, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 13

С. A. Пшеничнюк

Институт физики молекул и кристаллов Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: sapsh@anrb.ru
Russian Federation, 450075, Уфа, просп. Октября, 151

Н. Л. Асфандиаров

Институт физики молекул и кристаллов Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: sapsh@anrb.ru
Russian Federation, 450075, Уфа, просп. Октября, 151

Р. Г. Рахмеев

Институт физики молекул и кристаллов Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: sapsh@anrb.ru
Russian Federation, 450075, Уфа, просп. Октября, 151

В. A. Голяшов

Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук

Email: teresh@isp.nsc.ru
Russian Federation, 630090, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 13

В. С. Русецкий

Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук

Email: teresh@isp.nsc.ru
Russian Federation, 630090, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 13

В. В. Бакин

Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук

Email: teresh@isp.nsc.ru
Russian Federation, 630090, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 13

Г. Э. Шайблер

Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук

Email: teresh@isp.nsc.ru
Russian Federation, 630090, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 13

С. A. Рожков

Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук

Email: teresh@isp.nsc.ru
Russian Federation, 630090, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 13

Д. A. Кустов

Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук

Email: teresh@isp.nsc.ru
Russian Federation, 630090, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 13

References

  1. Blum K., Kleinpoppe H. // Adv. At. Mot. Phys. 1983. V. 19. P. 187. https://doi.org/10.1016/S0065-2199(08)60254-7
  2. Dellen A. // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 1995. V. 28. P. 4867. https://doi.org/10.1088/0953-4075/28/22/017
  3. Blum K., Thompson D. // J. Phys. B. 1989. V. 22. P. 1823. https://doi.org/10.1088/0953-4075/22/11/016
  4. Mason N.J. // Polarized Electron/Polarized Photon Physics. Boston, MA: Springer US, 1995. P. 209.
  5. Farago P.S. // J. Phys. B: At. Mol. Phys. 1980. V. 13. L567. https://doi.org/10.1088/0022-3700/13/18/004
  6. Blum K. // Coherence in Atomic Collision Physics / Ed. by H.J. Beyer et al. New York: Springer Science+Business Media, 1988. P. 89. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-9745-9_3
  7. Veste F., Ulbrich T.L.V., Krauch H. // Naturwissenschaften. 1959. V. 46. P. 68. https://doi.org/10.1007/BF00599091
  8. Beerlage M.J.M., Farago P.S., van der Wiel M.J. // J. Phys. B: At. Mol. Phys. 1981. V. 14. P. 3245. https://doi.org /10.1088/0022-3700/14/17/027
  9. Trantham K.W., Johnston M.E., Gay T.J. // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 1995. V. 28. L543. https://doi.org /10.1088/0953-4075/28/17/004
  10. Mayer S., Nolting C., Kessler J. // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 1996. V. 29. P. 3497. https://doi.org /10.1088/0953-4075/29/15/021
  11. Dreiling J.M., Lewis F.W., Gay T.J. // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 2018. V. 51. 21LT01. https://doi.org /10.1088/1361-6455/aae1bd
  12. Sanche L., Schulz G.J. // Phys. Rev. A. 1972. V. 5. P. 1672. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.5.1672
  13. Dreiling J.M., Gay T.J. // Phys. Rev. Lett. 2014. V. 113. 118103. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.118103
  14. Dreiling J.M., Lewis F.W., Mills J.D., Gay T.J. // Phys. Rev. Lett. 2016. V. 116. 093201. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.093201
  15. Bakin V.V., Pakhnevich A.A., Zhuravlev A.G., Shornikov A.N., Akhundov I.O., Tereshechenko O.E., Alperovich V.L., Scheibler H.E., Terekhov A.S. // e-J. Surf. Sci. Nanotech. 2007. V. 5. P. 80. https://doi.org/10.1380/ejssnt.2007.80
  16. Meier F., Zakharchenya В.Р. Optical Orientation. Amsterdam, Oxford, New York, Tokyo: North-Holland, 1984.
  17. Michizono S. // Nat. Rev. Phys. 2019. V. 1. P. 244. https://doi.org/10.1038/s42254-019-0044-4
  18. Rusetsky V.S., Golyashov V.A., Eremeev S.V., Kustov D.A., Rusinov I.P., Shamirzaev T.S., Mironov A.V., Demin A.Yu., Tereshchenko O.E. // Phys. Rev. Lett. 2022. V. 129. 166802. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.166802
  19. Tereshchenko O.E., Golyashov V.A., Rusetsky V.S., Mironov A.V., Demin A.Y., Aksenov V.V. // J. Synchrotron Radiat. 2021. V. 28. P. 864. https://doi.org/10.1107/S1600577521002307
  20. Golyashov V.A., Rusetsky V.S., Shamirzaev T.S., Dmitriev D.V., Kislykh N.V., Mironov A.V., Aksenov V.V., Tereshchenko O.E. // Ultramicroscopy. 2020. V. 218. 113076. https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2020.113076
  21. Rodionov A.A., Golyashov V.A., Chistokhin I.B., Jaroshevich A.S., Derebezov I.A., Haisler V.A., Shamirzaev T.S., Marakhovka I.I., Kopotilov A.V., Kislykh N.V., Mironov A.V., Aksenov V.V., Tereshchenko O.E. // Phys. Rev. Appl. 2017. V. 8. 034026. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.8.034026
  22. Tereshchenko O.E., Golyashov V.A., Rodionov A.A., Chistokhin I.B., Kislykh N.V., Mironov A.V., Aksenov V.V. // Sci. Rep. 2017. V. 7. P. 16154. https://doi.org/10.1038/s41598-017-16455-6
  23. Tereshchenko O.E., Chikichev S.I., Terekhov A.S. // J. Vacuum Sci. Technol. A. 1999. V. 17. P. 2655. https://doi.org/10.1116/1.581926
  24. Tereshchenko O.E., Golyashov V.A., Rusetsky V.S., Kustov D.A., Mironov A.V., Demin A.Yu. // Nanomaterials. 2023. V. 13. P. 422. https://doi.org/10.3390/nano13030422
  25. Li X., Tereshchenko O.E, Majee S., Lampel G., Lassailly Y., Paget D., Peretti J. // Appl. Phys. Lett. 2014. V. 105. 052402. https://doi.org/10.1063/1.4892073
  26. Tereshchenko O.E., Lamine D., Lampel G., Lassailly Y., Li X., Paget D., Peretti J. // J. Appl. Phys. 2011. V. 109. 113708. https://doi.org/10.1063/1.3592976
  27. Tereshchenko O.E., Golyashov V.A., Eremeev S.V., Maurin I., Bakulin A.V., Kulkova S.E., Aksenov M.S., Preobrazhenskii V.V., Putyato M.A., Semyagin B.R., Dmitriev D.V., Toropov A.I., Gutakovskii A.K., Khandarkhaeva S.E., Prosvirin I.P., Kalinkin A.V., Bukhtiyarov V.I., Latyshev A.V. // Appl. Phys. Lett. 2015. V. 107. 123506. https://doi.org/10.1063/1.4931944
  28. Хвостенко В.И. Масс-спектрометрия отрицательных ионов в органической химии. М.: Наука, 1981.
  29. Christophorou L.G. Electron-molecule interactions and their applications. Orlando: Academic Press, 1984.
  30. Illenberger E., Momigny J. Gaseous molecular ions. An introduction to elementary processes induced by ionization. Steinkopff Verlag Darmstadt: Springer-Verlag, 1992.
  31. Пшеничнюк С.А., Асфандиаров Н.Л., Воробьев А.С., Матейчик Ш. // УФН. 2022. Т. 192. С. 177. https://doi.org/10.3367/UFNr.2021.09.039054
  32. Stamatovic A., Schulz G.J. // Rev. Sci. Instrum. 1968. V. 39. P. 1752. https://doi.org/10.1063/1.1683220
  33. Асфандиаров Н.Л., Пшеничнюк С.А., Фалько В.С., Ломакин Г.С. // ПТЭ. 2013. Т. 56. C. 86. https://doi.org/10.7868/S0032816213010035

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. a – Photograph of a photodiode from the photocathode side; b – schematic representation of a photodiode in section and the principle of creating spin-polarized electrons and their detection; c – photograph of the anode.

Download (146KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. a – Circularly polarized (σ+, σ–) components of the photoluminescence spectra of the Na₂KSb:Cs photocathode illuminated with circularly polarized light with an energy of 1.49 eV (830 nm); the peak at a photon energy of 1.42 eV corresponds to the band gap of Na₂KSb; b – the corresponding spectrum of the degree of circular polarization of PL, defined as PPL = (Iσ⁺ – Iσ⁻) / (Iσ⁺ + Iσ⁻); c – dependence of the degree of circular polarization of PL emission for Na₂KSb on the energy of the incident photon.

Download (144KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. a – Circularly polarized (σ⁺, σ⁻) components of the cathodoluminescence spectra measured during the injection of spin-polarized electrons emitted from the Na₂KSb:Cs photocathode at an accelerating voltage of 1.0 V into the Al0.11Ga0.89As anode heterostructure; b – the degree of circular polarization of the CL, defined as PCL = (Iσ⁺ – Iσ⁻) / (Iσ⁺ + Iσ⁻); c – comparative dependences of the degree of circular polarization of the CL on the energy of the injected spin-polarized electrons from the Na₂KSb:Cs photocathode in the spectral and image measurement mode.

Download (144KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Schematic representation of a multi-chamber ultra-high vacuum setup for studying the scattering of spin-polarized electrons by the method of electron dissociative capture spectroscopy.

Download (300KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences