示意圖如何將紅外光變成紫外線激光器以研究鑽石。
圖片來源：Steven Burrows/Murnane和Kapteyn組
鑽石是永遠的，它們是女孩的最好朋友。它們也是一類稱為Ultrawide-Bandgap半導體的材料之一。這些被視為下一代電子產品的關鍵組成部分，因為它們可以處理更高的電壓，以較高的頻率運行，並且比傳統的矽設計更有效。但是，一個問題是，鑽石中的電荷和熱量如何被理解。現在，科學家已經開發了一種基於激光的顯微鏡，使他們能夠以前所未有的規模進行研究。
並且類似的材料具有可見和紅外線的質量。為了研究它們中顆粒的運動，需要一種更偉大的光形式：紫外線。該團隊必須設計一種方法來構建桌面深紫外線激光器，以提供所需的能量和精度。它需要在材料表面上生成納米級熱模式，而不會改變材料本身。
為此，團隊從近紅外開始帶有800納米的光波長（就在我們視覺的邊緣）。他們通過非線性晶體發光並改變了能量，使其達到較短和較短的波長，最終到達了深紫外線（200納米）。該團隊不得不經過一個試驗過程，通過三個連續的晶體對齊光，以取得希望的結果。
科羅拉多大學博爾德大學的主要作者艾瑪·尼爾森（Emma Nelson）在一家陳述。 “花了幾年的時間才使實驗在大流行期間起作用，但是一旦我們設置了設置，我們就可以在桌面上以前從未實現的規模創建模式。”
該團隊使用兩個梁在材料表面上創建衍射光柵。波長是如此之小，以至於它給出了觀測值所需的納米級精度。他們確實能夠測量熱，電子和機械波如何通過金和鑽石等材料移動，從而通過計算機模擬來驗證觀測值。
尼爾森補充說：“看到實驗工作並與我們創建的模型保持一致，這是一個緩解和令人興奮的里程碑。”
該小組發現，在納米級，熱運輸不是平穩的連續流，而是彈道行為或具有一些流體動力效應。這意味著它可以直線移動而不會像流過通道一樣散射或擴散。
該團隊現在正計劃進一步改善激光顯微鏡，並研究更多在下一代電子中可能具有的材料。
該研究發表在應用物理審查。
