作者:E
Goulielmakis，H
拉霍迪亚，H
表示“有…的”
金姆
詹
胡
孟，罗斯托克大学 氟化钙晶体中的电子
学分:基督教哈肯伯格/罗斯托克大学 可见光显微镜允许科学家观察微小物体，如活细胞
然而，他们无法辨别电子是如何在固体中的原子间分布的
现在，教授的研究人员
罗斯托克大学极限光子学实验室的Eleftherios Goulielmakis和德国Garching的马克斯·普朗克量子光学研究所与北京中国科学院物理研究所的同事一起，开发了一种新型光学显微镜，称为皮科镜，它克服了这一局限
研究人员使用强激光照射晶体材料薄膜
这些激光脉冲驱使晶体电子快速摆动
当电子被周围的电子反弹时，它们会发出光谱中极紫外部分的辐射
通过分析这种辐射的特性，研究人员制作了图片，说明电子云是如何以几十皮米(十亿分之一毫米)的分辨率分布在固体晶格中的原子之间的
这些实验为一种新的基于激光的显微镜铺平了道路，这种显微镜可以让物理学家、化学家和材料科学家以前所未有的分辨率窥视微观世界的细节，并理解和最终控制材料的化学和电子特性
几十年来，科学家们一直使用激光来了解微观世界的内部运作
这种激光闪光现在可以跟踪固体内部的超快微观过程
尽管如此，它们不能在空间上分解电子，我
e
，了解电子如何占据晶体中原子之间的微小空间，或者它们如何形成将原子结合在一起的化学键
恩斯特·阿贝在一个多世纪前发现了这个原因
可见光只能分辨与波长相当的物体，波长约为几百纳米
但是要看到电子，显微镜必须把它们的放大率提高几千倍
为了克服这一局限，古利马尔基斯和同事们选择了不同的道路
他们开发了一种可以用强激光脉冲工作的显微镜
他们称他们的设备为光微微镜
“一个强大的激光脉冲可以迫使晶体材料中的电子成为它们周围空间的摄影师，”该小组的研究员哈什特·拉霍迪亚说
当激光脉冲穿透晶体内部时，它可以抓住一个电子并驱动它快速摆动
“当电子移动时，它感觉到周围的空间，就像你的汽车感觉到崎岖不平的路面一样，”拉霍迪亚说
当激光驱动的电子穿过由其他电子或原子构成的凸起时，它减速并以比激光高得多的频率发射辐射
“通过记录和分析这种辐射的特性，我们可以推断出这些微小突起的形状，我们可以画出显示晶体中电子密度高低的图片，”极限光子实验室的博士研究员熙-金墉说
“激光微微镜结合了窥视大量物质(如x光)的能力和探测价电子的能力
后者可以通过扫描隧道显微镜实现，但只能在表面进行
" 来自北京物理研究所的盛蒙(音译)是该研究团队中的一名理论固态物理学家，他说:“有了能够探测价电子密度的显微镜，我们可能很快就能测试计算固态物理工具的性能
我们可以优化现代最先进的模型，以更精细的细节来预测材料的特性
这是激光显微镜带来的一个令人兴奋的方面
" 现在，研究人员正在进一步开发这项技术
他们计划在三维空间探测电子，并进一步用包括二维和拓扑材料在内的各种材料来测试这种方法
“因为激光微微镜可以很容易地与时间分辨激光技术相结合，很快就有可能记录材料中电子的真实电影
这是超快科学和物质微观拷贝领域长期追求的目标
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