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以色列开发出可观测到光子动态的先进电子显微镜

2020-07-07 17:03:00 中国航空报 边际

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中国航空报讯:以色列理工学院的一组研究团队日前开发出了,能够观测到困在光子晶体中光子动态的超高速透射电子显微镜。其研究已发表于《自然》上。

此研究由Kaminer AdQuanta教授所领导,而其所开发的超高速透射电子显微镜系统载有功率40瓦特,脉冲时间在100飞秒内的激光装置,能够激发观测材料的原子态。接着使用40~200 kV的加速电压来使电子达约30%~70 %的光速打向激发后的原子,藉此记录下相当细微的纳米等级材料特征。

团队之所以能够开发出如此先进的电子显微镜,主要是因科学界近年来在高速自由电子与光子交互作用的研究上,发现了一种称之为量子自由电子波包的量子物质。过去的量子电动力学在量子物质与光子腔的交互作用上仅聚焦于电子束缚的系统上——如原子、量子点或量子电路,此种系统中的电子所能处在的能态、光谱范围、自旋都有其限制。然而,量子自由电子封包则没有这些限制。

Kaminer教授的团队在此研究中首此提出了量子自由电子封包与光子腔的交互作用,并利用此交互作用开发出超高速透射电子显微镜来研究光子晶体。该技术有许多相当重要的应用价值,包括协助开发新的量子物质来更稳定地储存量子位元。

除此之外,进一步优化自由电子与光子腔的交互作用,也有望能在未来做到自由电子的强耦合、光子量子态合成或其他从未见过的非线性量子现象,无疑对于量子力学的领域有相当大的影响。

责任编辑:助理编辑 魏晨涛