用激光給微觀電子拍照

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【大紀元2020年07月10日訊】(大紀元記者張妮編譯)現在的顯微鏡可以看到微觀世界內很小的物體,可是科學家還無法直接看到電子。因為科學家發現,可見光最小只能看到大小和它的波長相當的物體。對於電子來說,顯微鏡的放大能力還得增強幾千倍才能看到。

德國馬普光學研究所(Max Planck Institute of Quantum Optics)與羅斯托克大學(University of Rostock)的研究者想到一個辦法。

他們利用強激光照射一種晶體材料薄膜。激光的照射使材料內的電子產生快速的擺動。當電子碰到周圍的電子,將放射紫外線。通過分析這些射線,研究人員能夠構建出晶體材料內原子周圍電子的分布圖,分辨率達到幾十個皮米(pm,10¯¹²米)。

研究人員稱,這種技術為新型激光顯微鏡鋪平了道路。物理學家、化學家和材料學家能夠以前所未有的分辨率查看微觀世界,最終能夠控制材料的化學和電子特性。

研究員拉科蒂亞(Harshit Lakhotia)說:「(在激光的照射下)電子移動的時候,能感知周圍的空間,就像汽車行駛在路上,遇到減速丘一樣。」

當電子碰到周圍的其它電子或是原子的時候,它將減速,產生頻率比激光高得多的射線。「通過記錄和分析這種射線的特性,我們能推測出這些小鼓丘的形狀,繪製出圖像,展示晶體內電子密度的高低分布。」

研究人員稱這種技術結合了如X光般對材料的穿透力,以及探測價電子的能力。

現在研究組想把這種技術進一步發展,計劃探測三維空間中電子的情況,以及面向更廣泛的材料範圍,包括二維或拓撲材料等。

研究者之一羅斯托克大學教授古利埃爾馬基斯(Eleftherios Goulielmakis)說:「因為這種技術隨時可以和具有時間軸的激光技術結合,所以它很快可以對材料內的電子情況進行錄影。這是高速科技和微觀顯像領域期待已久的目標。」◇

責任編輯:朱涵儒

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