全息攝影術(shù)通常讓人想到藝術(shù)性的三維圖像,但它也能廣泛用于多種領(lǐng)域。據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)1月6日報道,在最新研究中,一個由荷蘭、德國和法國等多國科研人員組成的研究團(tuán)隊(duì),通過激光驅(qū)動電子運(yùn)動,建立了原子全息圖。該技術(shù)有助于發(fā)展超快光電子能譜學(xué),將來這種全息圖像能讓科學(xué)家以更直接的方式研究分子結(jié)構(gòu)。相關(guān)論文發(fā)表在近日出版的《科學(xué)快訊》上。
“我們在實(shí)驗(yàn)中證明,將一個電子從分子中電離出來,利用激光場可改變電子相對于分子的方向。”論文合著者、就職于荷蘭國家原子和分子物理研究所以及德國馬克斯·玻恩研究院的馬克·瑞金說。
在實(shí)驗(yàn)中,研究人員向一個原子或分子發(fā)射一束致密的紅外激光,使原子或分子電離釋放出一個電子,激光場驅(qū)動自由電子在離子周圍來回做震蕩運(yùn)動。有時電子會和離子相撞,就在極短時間內(nèi)爆發(fā)出輻射能量。
由于電子運(yùn)動完全相干,就意味著它總是處于同樣的相位,研究人員認(rèn)為,這樣就可以利用全息技術(shù)來記錄離子和電子的信息。制作全息電子圖像的關(guān)鍵是觀察到相干波(由電子發(fā)出的波,不會影響離子)和信號波(由離子散射的波,可作為描述離子結(jié)構(gòu)的編碼信息)之間的干涉。當(dāng)儀器探測到相干波和信號波之間發(fā)生了干涉,電子和離子的編碼信息就被儲存下來,并可在未來得以再現(xiàn)。研究人員解釋說,這樣生成的圖像就是原子利用自身電子而產(chǎn)生的全息圖。
研究人員還通過一種理論模型來模擬這種測量,證明了全息圖能存儲電子和離子的空間及時間信息。如將來能利用這種全息結(jié)構(gòu)技術(shù)開發(fā)出一種全新的超快光電子能譜儀,科學(xué)家就能直接以阿秒(10-18秒)的時間分辨率測量電子和離子運(yùn)動,這種功能對于從最基本層面理解化學(xué)反應(yīng)非常有用,尤其是那些用其他方法很難研究的分子。
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