Düşük enerjili elektron kırınımı

[Doğuş Pertez]

Elektron kırınımı fikri ilk defa Louis de Broglie tarafından 1924'de ortaya atıldı. de Broglie modern fiziğin temellerinde yer alan teorisinde her parçacığın aynı zamanda bir dalga gibi davrandığını ve yapılan gözleme göre gözlemcinin dalga veya parçacık özellikleriyle karşılaşabileceğini açıkladı. Elektronların kırınımı izleyen yıllarda Bell laboratuvarında gözlendi. Birçok diğer buluşta olduğu gibi bu da aslında yapılan deneyin amacı olarak tasarlanmamıştı. Araştırmacıların (ünlü Davisson ve Germer) yanlışlıkla bir nikel (Ni) parçasını aşırı ısıtmaları sonucu örneğin kısmen erimesi ve kristalleşmesi sonucu, beklenmedik bir şekilde, örnekten yansıyan elektronların simetrik motifler oluşturan küçük noktacıklarda odaklandığı gözlendi. Bu sonucu de Broglie'nin teorisini destekleyen bir kısım deney izledi. Davisson ve Germer ile aşağı yukarı aynı zamanda yüksek enerjili elektronlarla da gözlenen kırınım elektronun dalga özelliğini gözler önüne sermiş oldu.

Yüksek enerjili elektronların kırınımı (Thomson saçılması) atomlar arası bağ uzunluklarının belirlenmesinde hemen uygulama alanı bulurken, düşük enerjili elektron kırınımı çok uzun yıllar sırasını bekledi. Bunun temel nedenleri yavaş elektronların yüzeye son derece duyarlı olması ve aynı zamanda yine bu düşük enerjilerde atomlar arası saçılmaların da önem kazanmasıydı. İlki atomik seviyede temiz çok düzenli yüzeyleri dolayısıyla da ultra yüksek vakum teknolojisini gerektirirken, atomlar arası saçılmalar ise teorik hesapları son derece zorlaştırdı.