作者:马丁·路德·哈雷·威登堡大学 信用:CC0公共领域 一种新的方法利用光的漩涡使研究人员能够观察到以前看不见的电子量子状态
该方法是由MLU马丁路德大学的物理学家和一个国际研究小组开发的
它有望为电子运动提供新的见解，这对于理解材料特性，如导电性、磁性和分子结构至关重要
意大利的自由电子激光费米用于提供实验证明，结果发表在《自然光子学》杂志上
光学显微镜让世界第一次看到了细菌和细胞的微观世界
然而，光的波长限制了这些显微镜的分辨率
“量子世界仍然是看不见的，”博士说
MLU物理研究所的乔纳斯·沃泽尔是贾马尔·贝拉克达尔教授领导的研究小组的成员
“在原子中，量子粒子(如电子)的空间膨胀比光的波长小很多倍，使得使用传统光学显微镜成像成为不可能
" 然而，光可以携带相当多的能量
“当光子的能量强到足以将电子从材料中撞出时，这就叫做光电效应，”沃策尔解释道
爱因斯坦预言了这种效应
分光计可以检测发射光电子的特性
光电子能谱目前是分析材料电子结构的主要工具
“许多量子态不会被光子激发，因此保持不可见，”韦策尔解释道
他和一个国际研究小组一起，开发了一种向光电子提供更多信息的新方法
为了做到这一点，物理学家将传统的激光束与光漩涡结合起来，即所谓的光学漩涡
这迫使光波以角动量的形式进入螺旋路径
当它们与物质相互作用时，电子被喷射出来，这种螺旋运动被传递出去，”韦策尔解释说
当这与光谱学结合时，以前不可见的材料特性可以被检测到
光电子如何以及是否与扭曲的光波相互作用并开始自身旋转，很大程度上取决于材料的性质
这个高度复杂的实验是利用位于意大利的里雅斯特的自由电子激光费米进行的
“理论预测和测量结果之间有很好的一致性，”韦策尔说
“这种光谱学方法为深入研究物质的结构及其与光的相互作用铺平了道路
一个分子是什么样子的，是顺时针旋转还是逆时针旋转，一种材料是能导电还是有磁性，都取决于电子结构
“实际上，这种方法可以被普遍应用，可以被广泛应用——从医学到电子和材料科学
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