Team observerer to distinkte holografiske mønstre med ultrahurtig billeddannelse

Et team af forskere ledet af professor Dong Eon Kim ved Pohang University of Science and Technology og professor X. Lai ved Innovation Academy for Precision Measurement Science and Technology har opnået et gennembrud inden for ultrahurtig billeddannelse ved separat og tydeligt at observere to distinkte holografiske mønstre, edderkoppebens- og fiskebensagtig, for første gang.

Holdet brugte næsten-enkeltcyklus-laserimpulser ikke kun til at afsløre og identificere edderkop-ben-lignende og fiskebenslignende mønstre, men også Gouy-faseeffekten på elektronhologrammet. Dette arbejde åbner en mulighed for korrekt at udvinde den internukleære adskillelse af et målmolekyle fra et holografisk mønster.

Forskningspapiret er publiceret i tidsskriftet Light:Science &Applications .

Traditionelle billeddannelsesmetoder, såsom røntgendiffraktion, har begrænsninger i at fange den hurtige bevægelse af elektroner i molekyler. Denne nye tilgang, baseret på stærkfelt fotoelektronholografi (SFPH), lover at revolutionere vores forståelse af disse grundlæggende byggesten med en hidtil uset opløsning.

Ved at bruge carrier-envelope-fase-kontrollerede, næsten-enkelt-cyklus laserimpulser, var holdet i stand til klart at visualisere og identificere distinkte holografiske mønstre og afsløre detaljer om elektrondynamik i et målmolekyle, fordi inter-cyklus interferensmønstre, der tidligere havde hæmmet SFPH-målinger blev undertrykt.

"For første gang er disse mønstre blevet observeret direkte," forklarede professor Kim. "Vores tilgang giver os mulighed for at kontrollere elektronadfærd på en attosekunds tidsskala [et attosekund er en milliardtedel af en milliardtedel af et sekund]."

Forskerne demonstrerede styrken af ​​deres metode ved at udtrække strukturel information om målmolekylet. Resultaterne finder anvendelse inden for områder lige fra kemi og biologi til materialevidenskab.

Det er vigtigt, at denne nye tilgang er enklere end tidligere metoder, der ofte kræver flere målinger. Denne fremgang er alsidig, med potentiale til at blive kombineret med andre teknikker for at give endnu mere præcis kontrol og indsigt.

"Vores arbejde åbner spændende muligheder for at studere molekylær dynamik og kontrollere kemiske reaktioner," sagde professor Kim.

Flere oplysninger: Tsendsuren Khurelbaatar et al., Strong-field photoelectron holography in the subcycle limit, Light:Science &Applications (2024). DOI:10.1038/s41377-024-01457-7

Journaloplysninger: Lys:Videnskab og applikationer

Leveret af Light Publishing Center, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics And Physics, CAS