在电子显微镜的帮助下,可以深入了解材料的最微小细节并对其进行成像。然而,自然界中的大多数物质并不是静止不动的。 它们不断地在初始和最终配置之间移动、交互和重塑。最常见的现象之一是光与物质之间的相互作用,这种相互作用在显示器、太阳能电池或激光器等材料中无处不在。 这些相互作用是由光的振荡推动和拉动的电子定义的,并且动力学非常快:光波以阿秒(十亿分之一秒)为单位振荡。
到目前为止,很难直接将这些极其快速的空间和时间过程可视化,但这正是康斯坦茨大学的一组物理学家所取得的成功。 研究人员在透射电子显微镜中记录了具有阿秒时间分辨率的电影,从而为介电元原子和纳米材料的功能提供了新知识。 他们最近在科学杂志《自然》上报告了他们的研究成果。 为了达到如此极端的记录速度,鲍姆的研究小组利用连续波激光的快速振荡将电子显微镜的电子束转变为一系列超短电子脉冲。 在此过程中,薄硅膜使电子周期性加速和减速。 多一束激光波有助于与样品物体相互作用。此外,超短电子脉冲用于量化物体对激光的响应,像在频闪仪中一样及时冻结。最后,科学家们获得了阿秒时间分辨率的过程影片。 纳米光子现象的研究在他们进行的研究中,研究人员展示了许多纳米材料的时间分辨测量实例。 例如,实验表明,手性表面波的出现可以由科学家调节,使其在特定的空间方向上传播,或者纳米天线的各种辐射模式之间的特征时间延迟。 此外,研究人员不仅检查了这种表面现象,还拍摄了波导材料内的电磁过程。 获得的结果对于纳米光子学的进一步发展非常有吸引力,但也说明了新的阿秒电子显微镜的广泛应用范围。 |