光学前沿动态
OPTICS FRONTIERS
08
2026
-
07
超快-阿秒电子显微成像 | Nature Photonics
作者：
子波函数的动力学，常常会对空间分布产生非平庸的影响，例如在电子隧穿或化学键形成过程中。然而，要揭示这种时空耦合，需要在本征电子波函数的尺度上（即所谓的时空极限下）进行超快摄像。
近日，德国雷根斯堡大学S. Maier，J. Repp & R. Huber团队在Nature Photonics上发文，利用具有阿秒时间分辨率的原子尺度光波驱动扫描隧道显微镜，首次实验实现了在电子隧穿通过能量势垒的过程中，在时空极限下，追踪了单个电子的本征量子运动。
通过利用两束时间延迟的近红外脉冲构成相位可控的单周期波形，调制了电子隧穿瞬态势垒，识别出了短于1飞秒的孤立电子隧穿瞬态。全量子模拟也证实，所测得的空间延伸范围取决于多光子过程与场驱动动力学之间相互作用。实验将阿秒限域的隧穿波包局域在埃级尺度，并在银Ag(100)单晶表面上，实现了单个铜吸附原子成像。
这将阿秒科学与原子尺度扫描隧道显微术相融合技术，使得研究原子、分子和固体内部的波函数动力学成为可能。
Tracking electrons at the space-time limit. 时空极限下的电子追踪
图1 | 阿秒光波扫描隧道显微镜Attosecond lightwave，STM
图2 | 光波驱动隧穿电流，随延迟时间的演化过程
图3 | 亚周期电流的时域密度泛函理论TD?DFT模拟
图4 | 原子级分辨的亚周期电流
来源：今日新材料
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