▲아토초 순간 흡수 분광법을 이용한 Ti3C2Tx에서의 초고속 전하 국소화 및 결맞은 포논 생성
ETH 취리히, 지스트, 막스플랑크 연구소의 연구진은 세계 최고 수준의 아토초(10-18초) 시간 분해능을 갖는 분광 기술을 통해, 이차원 물질인 MXene에서 전자들이 원자핵의 움직임을 즉각적으로 따르지 않고 지연되어 반응한다는 사실을 최초로 규명하였다. 이는 오랫동안 사용되어 온 본-오펜하이머 근사가 특정 물질에서는 성립하지 않음을 실험적으로 입증한 중요한 성과이다. 초고속 레이저 실험과 이론 계산을 결합함으로써 전자와 격자 진동 간의 상호작용을 원자 수준에서 관측하는 데 성공했으며, 이러한 새로운 이해는 에너지 및 전하 수송을 정밀하게 제어할 수 있는 차세대 광전자 및 나노소자 개발로 이어질 것으로 기대된다.
Researchers at ETH Zurich, GIST, and Max Planck Institute have demonstrated, with unprecedented attosecond time resolution, that in certain two-dimensional materials known as MXenes, electrons do not instantly follow the motion of atomic nuclei as long assumed, but instead respond with a measurable delay. Using advanced attosecond spectroscopy, the team directly observed electron–phonon dynamics beyond the traditional Born–Oppenheimer approximation, revealing delays of up to tens of femtoseconds. This groundbreaking insight, achieved through a combination of ultrafast laser experiments and theoretical modeling, provides atomically resolved understanding of charge and energy transport in novel materials. The findings open new avenues for developing next-generation opto-electronic and nanoscale devices for applications such as communication technologies, sensors, and solar cells.
Authors: Sergej Neb(FA,CA), Dong-bin Shin, Florence Burri, Marko Hollm, ErikW. de Vos, Denis A. Kuznetsov, Christoph R. Müller, Alexey Fedorov, Shunsuke A. Sato, Angel Rubio, Lukas Gallmann, and Ursula Keller