康斯坦茨大学 (左)阿秒透射电子显微镜内的一瞥
(右)连续波激光(红色)与电子束(蓝色)在膜上相交
激光将电子(蓝色小波)聚集成阿秒脉冲序列(调制小波)
信用:(左)安德烈里亚博夫，LMU慕尼黑；康斯坦茨大学米哈伊尔·沃尔科夫(右) 德国康斯坦茨大学和慕尼黑大学的一组物理学家将透射电子显微镜与连续波激光相结合，实现了阿秒时间分辨率，为光-物质相互作用提供了新的见解
电子显微镜提供了对物质最小细节的深刻见解，并能揭示例如物质的原子结构、蛋白质的结构或病毒粒子的形状
然而，自然界中的大多数物质不是静止的，而是一直在相互作用、移动和重塑
最常见的现象之一是光和物质之间的相互作用，这种现象在植物以及光学元件、太阳能电池、显示器或激光器中普遍存在
这些相互作用是由光波的场周期移动的电子定义的，发生在飞秒(10-15秒)甚至阿秒(10-18秒，十亿分之一秒)的超快时间尺度上
虽然超快电子显微术可以提供一些关于飞秒过程的见解，但直到现在，还不可能看到以阿秒速度发生的光和物质的反应动力学
现在，一组来自康斯坦茨大学和慕尼黑大学的物理学家已经成功地将透射电子显微镜和连续波激光结合起来，制造出一种典型的阿秒电子显微镜
研究结果发表在最新一期的《科学进展》上
调制电子束 “光学、纳米光子学或超材料中的基本现象发生在阿秒时间，比一个光周期还短，”该研究的主要作者、康斯坦茨大学物理系光与物质研究小组组长彼得·鲍姆教授解释说
“为了能够看到光和物质之间的超快相互作用，需要低于光振荡周期的时间分辨率
传统的透射电子显微镜使用连续的电子束照射样品并产生图像
为了获得阿秒时间分辨率，鲍姆领导的团队利用连续波激光的快速振荡来及时调制显微镜内部的电子束
超短电子脉冲 他们实验方法的关键是研究人员用来打破激光波光学周期对称性的薄膜
这导致电子快速连续加速和减速
“结果，电子显微镜内的电子束被转换成一系列超短电子脉冲，比激光的半个光学周期还要短，”该研究的第一作者、博士后研究员安德烈·里亚博夫说
从第一个激光波分裂出来的另一个激光波用于激发感兴趣样本中的光学现象
然后超短电子脉冲探测样品及其对激光的反应
通过扫描两个激光波之间的光学延迟，研究人员能够获得样本内部电磁动力学的阿秒分辨率镜头
修改简单，影响大 “我们方法的主要优点是，我们能够在电子显微镜内部使用可用的连续电子束，而不必修改电子源
这意味着我们每秒有一百万倍多的电子，基本上是光源的全部亮度，这是任何实际应用的关键，”里亚博夫继续说
另一个优点是，必要的技术修改相当简单，不需要电子枪修改
因此，现在有可能在整个时空成像技术范围内实现阿秒分辨率，例如时间分辨全息术、波形电子显微术或激光辅助电子光谱学等
从长远来看，阿秒电子显微镜可能有助于揭示复杂材料和生物物质中光-物质相互作用的原子起源
这项研究发表在《科学进展》杂志上
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
