Самое основное из всех физических взаимодействий по своей природе то, что между светом и вопросом. Это взаимодействие происходит в attosecond времена (т.е. миллиардные части одной миллиардной секунды). То, что точно происходит в такое удивительно короткое время, до сих пор осталось в основном недоступным. Теперь исследовательская группа во главе с доктором Петером Баумом и доктором Юя Моримото в Мюнхене LMU и Институте Макса Планка Квантовой Оптики (MPQ) развивала новый способ электронной микроскопии, которая позволяет наблюдать это фундаментальное взаимодействие в режиме реального времени и реальное пространство.
Чтобы визуализировать явления, которые происходят в масштабе attosecond, таком как взаимодействие между светом и атомами, каждому нужен метод, который идет в ногу со сверхбыстрыми процессами в пространственном разрешении на уровне атомов. Чтобы ответить этим требованиям, Баум и Моримото используют то, что электроны, как элементарные частицы, также обладают подобными волне свойствами и может вести себя как так называемые пакеты волны.
Исследователи направляют луч электронов на тонкую, диэлектрическую фольгу, где электронная волна смодулирована озарением с ортогонально ориентированным лазером. Взаимодействие с колеблющейся оптической областью поочередно ускоряет и замедляет электроны, который приводит к формированию поезда attosecond импульсов. Эти пакеты волны состоят приблизительно из 100 отдельных импульсов, каждый из которых длится приблизительно 800 attoseconds.Контроль сверхбыстрых процессов
В целях микроскопии у этих электронных поездов пульса есть одно большое преимущество перед последовательностями attosecond оптических импульсов: у Них есть намного более короткая длина волны. Они могут поэтому быть наняты, чтобы наблюдать частицы с размерами меньше чем 1 миллимикрона, такими как атомы.
Они показывают, делают ультракороткие электронные поезда пульса идеальным инструментом, с которым можно контролировать, в режиме реального времени, сверхбыстрые процессы, начатые воздействием легких колебаний на вопрос.В их первых двух экспериментальных тестах нового метода Мюнхенские исследователи повернули свои attosecond поезда пульса на кремниевом кристалле и смогли наблюдать, как легкие циклы размножаются и как электронные пакеты волны были преломлены, дифрагированы и рассеялись в пространстве и времени. В будущем это понятие позволит им иметь размеры непосредственно, как электроны в кристалле ведут себя в ответ на циклы света, основной эффект любого взаимодействия легкого вопроса.
Другими словами, процедура достигает субатомной и sub-light-cycle резолюции, и физики могут теперь контролировать эти фундаментальные взаимодействия в режиме реального времени.Их следующая цель состоит в том, чтобы произвести единственные attosecond электронные пакеты волны, чтобы следовать за тем, что происходит во время субатомных взаимодействий с еще более высокой точностью. Новый метод мог найти применение в развитии метаматериалов.
Метаматериалы – искусственные, т.е. спроектированные наноструктуры, электрическая диэлектрическая постоянная которых и магнитная проходимость значительно отличаются от тех из обычных материалов. Это в свою очередь дает начало уникальным оптическим явлениям, которые открывают новые перспективы в оптике и оптоэлектронике.
Действительно, метаматериалы могут служить основными компонентами в будущем, управляемом светом компьютерами.