Riassunto analitico
Gli ologrammi di ampiezza e di fase con la caratteristica dislocazione, sono stati recentemente introdotti per trasformare fasci elettronici con profilo d’intensità Gaussiano in fasci trasportanti un definito momento angolare orbitale. Le funzioni d’onda degli elettroni che compongono questi fasci, sono soluzioni parassiali dell’equazione di Helmoltz – modi di Laguerre-Gauss – e la loro facoltà di traferire momento angolare alla materia li rende di particolare interesse applicativo, specialmente per ambiti quali la manipolazione di nanoparticelle e la misura del dicroismo magnetico chirale (EMCD).
Dal punto di vista della precisione di ricostruzione, entrambe le tecniche sono limitate dall’incapacità di controllare contemporaneamente sia l’ampiezza che la fase e, pertanto, sono inadatte alla generazione di funzioni d’onda con profilo strutturato; gli ologrammi d’ampiezza, inoltre, sono caratterizzati da una bassa efficienza di diffrazione.
In questo lavoro si mostra come fabbricare ologrammi con codifica simultanea di ampiezza e fase in grado di convertire fasci elettronici in funzioni d’onda arbitrarie con ampiezza e fase definite che, nello specifico, sono modi di Laguerre-Gauss caratterizzati da un indice azimutale l e da uno radiale p.
Gli ologrammi sono stati realizzati su una membrana di Nitruro di Silicio con un fascio ionico focalizzato (FIB). L’osservazione dei vortici elettronici – attuata attraverso una diffrazione di basso angolo – e la caratterizzazione degli ologrammi sono state eseguite con un microscopio elettronico in trasmissione (JEOL JEM-2010 TEM), dotato di una sorgente in Esaboruro di Lantanio capace di produrre elettroni di energia pari a 200 keV.
I profili d’intensità dei vortici elettronici ottenuti sperimentalmente, appaiono – considerando la coerenza finita della sorgente – in ragionevole accordo con quelli esatti, simulati con il software STEM_CELL.
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