Optagelse af film i atomer

Forskere fra Laboratory for Attosecond Physics ved LMU og Max Planck Institute for Quantum Optics har udviklet et mikroskop, der sporer elektroners bevægelse.

Elektronernes bevægelse forløber på tidsskalaer, der spænder fra et par femtosekunder ned til attosekunder. Dette gør dem umærkelige for det menneskelige øje. Nu, forskere fra Laboratory for Attosecond Physics (LAP) ved LMU og Max Planck Institute for Quantum Optics (MPQ) i Garching, Tyskland, har samarbejdet med Joint Attosecond Laboratory (JASLab) i Ottawa, Canada, at udvikle et mikroskop, der visualiserer elektroners bevægelser. Ved hjælp af deres laserbaserede metode, forskerne er nu i stand til at filme, hvad der sker inde i atomer eller molekyler, når deres elektroner er spændt af lys.

"Nøgleudfordringen i at visualisere elektroner er deres hastighed, " forklarer Dr. Matthias Kübel, et tidligere medlem af professor Matthias Klings team på LMU. "For at spore deres bevægelse, vi skal fryse det med meget korte intervaller, som med et højhastighedskamera. Vi gjorde dette ved at bruge laserpulser, der varede mindre end fem femtosekunder, " tilføjer han. Forskerne anvendte femtosekund laserimpulser til argon atomer, og dermed ændre deres elektroners adfærd. "Det tog mindre end 12 femtosekunder for fordelingen af ​​elektronerne at ændre sig fra den oprindelige donutform til en jordnøddeform, "siger Kübel." Mens elektronbevægelsen er ekstremt hurtig, det er tilbagevendende, giver os mulighed for at overvåge reproducerbarheden af ​​vores metode. "

Ved hjælp af deres mikroskop, forskerne viste, hvordan elektronerne fordeles inden for en argonion, og hvordan deres konfiguration ændres med tiden. Dette blev opnået ved at dirigere yderligere to laserpulser på de ophidsede argonioner genereret af den første. I overensstemmelse med kvantemekanikken, disse laserpulser skaber en kopi af elektronskyen inde i argonionerne. Denne replika er afbildet på en specialiseret elektrondetektor. De enkelte billeder kompileres derefter af en computer for at hente en film af elektronens bevægelse. "Dette giver os mulighed for at se, hvad der sker inden for atomer eller molekyler umiddelbart efter, at de har interageret med lys, "siger Kübel. (LAP/LMU)