53 attosekunder:Forskning producerer den korteste lyspuls, der nogensinde er udviklet

Forskere ved University of Central Florida har genereret, hvad der anses for at være den hurtigste lysimpuls, der nogensinde er udviklet.

53-attosekunders puls, opnået af professor Zenhgu Chang, UCF-tillidsmand og professor i Center for Forskning og Uddannelse i Optik og Lasere, College of Optics and Photonics, og Institut for Fysik, og hans gruppe på universitetet, blev finansieret af U.S. Army Research Laboratory's Army Research Office.

Specifikt, det blev finansieret af ARO's Multidisciplinary University Research Initiative med titlen "Post-Born-Oppenheimer Dynamics Using Isolated Attosecond Pulses, " ledet af ARO's Jim Parker og Rich Hammond.

Dette slår holdets rekord med en ekstrem ultraviolet lyspuls på 67 atosekunder sat i 2012.

Attosekunds lysimpulser gør det muligt for forskere at tage billeder af hurtigt bevægende elektroner i atomer og molekyler med hidtil uset skarphed, muliggør fremskridt inden for solpanelteknologi, logik og hukommelseschips til mobiltelefoner og computere, og i militæret med hensyn til at øge hastigheden af ​​elektronik og sensorer, samt trusselsidentifikation.

"Dette er den korteste laserpuls, der nogensinde er produceret, " sagde Hammond. "Det åbner nye døre inden for spektroskopi, tillader identifikation af skadelige stoffer og eksplosive rester."

Hammond bemærkede, at denne præstation også er et nyt og meget effektivt værktøj til at forstå dynamikken i atomer og molekyler, giver mulighed for observationer af, hvordan molekyler dannes, og hvordan elektroner i atomer og molekyler opfører sig.

"Dette kan også udvides til systemer med kondenseret stof, tillader hidtil uset nøjagtighed og detaljer i atomare, molekylær, og jævn fase, ændringer, " sagde Hammond. "Dette sætter scenen for mange nye slags eksperimenter, og skubber fysikken fremad med evnen til at forstå stof bedre end nogensinde før."

Chang gentog Hammonds følelser om, at denne præstation var en game-changer for fortsat forskning på dette område.

"Fotonenergien af ​​attosekundets røntgenimpulser er to gange højere end tidligere attosekundlyskilder og nåede kulstof K-kanten (284 eV), som gør det muligt at sondere og kontrollere kerneelektrondynamik såsom Auger-processer, " sagde Chang. "I fysik af kondenseret stof, den ultrahurtige elektroniske proces i kulstofholdige materialer, såsom grafen og diamant, kan studeres via kerne til valens overgange. I kemi, elektrondynamik i kulstofholdige molekyler, såsom kuldioxid, Acetylen, Metan, etc., kan nu studeres ved attosekunds forbigående absorption, drage fordel af elementspecificiteten."

Denne udvikling er kulminationen på mange års ARO-finansiering af attosecond science.

Det hele startede med en ARO MURI for omkring otte år siden med titlen "Attosecond Optical Technology Based on Recollision and Gating" fra Physics Division. Dette blev efterfulgt af eneforskerpriser, Defense University Research Instrumentation Programmer og endelig en ARO MURI med titlen "Attosecond Electron Dynamics" fra Chemistry Division.

Fra ARL/ARO perspektiv, Hammond sagde, at denne præstation, som omfattede forskere fra hele kloden, viser, hvordan fortsat finansiering af grundforskning ved hjælp af flere instrumenter, såsom MURI'er, DURIPS, og enkeltforskerpriser, kan bruges på en sammenhængende og meningsfuld måde til at skubbe videnskabens grænser fremad.

Changs team inkluderer Jie Li, Xiaoming Ren, Yanchun Yin, Andrew Chew, Yan Cheng, Eric Cunningham, Yang Wang, Shuyuan Hu, og Yi Wu, som alle er tilknyttet Institute for Frontier of Attosecond Science and Technology, eller iFAST; Kun Zhao, som også er tilknyttet det kinesiske videnskabsakademi, og Michael Chini med UCF Institut for Fysik.