Attosekundpulseravslöja tidsfördröjningens hemligheter
Forskare i USA har med hjälp av attosekundpulser avslöjat ny information omfotoelektrisk effekt: denfotoelektrisk emissionfördröjningen är upp till 700 attosekunder, mycket längre än tidigare förväntat. Denna senaste forskning utmanar befintliga teoretiska modeller och bidrar till en djupare förståelse av interaktionerna mellan elektroner, vilket leder till utvecklingen av tekniker som halvledare och solceller.
Den fotoelektriska effekten hänvisar till fenomenet att när ljus lyser på en molekyl eller atom på en metallyta, interagerar fotonen med molekylen eller atomen och frigör elektroner. Denna effekt är inte bara en av de viktiga grundpelarna inom kvantmekaniken, utan har också en djupgående inverkan på modern fysik, kemi och materialvetenskap. Inom detta område har dock den så kallade fotoemissionsfördröjningstiden varit ett kontroversiellt ämne, och olika teoretiska modeller har förklarat den i olika grad, men ingen enad konsensus har bildats.
I takt med att attosekundvetenskapen har förbättrats dramatiskt under senare år erbjuder detta nya verktyg ett exempellöst sätt att utforska den mikroskopiska världen. Genom att exakt mäta händelser som inträffar på extremt korta tidsskalor kan forskare få mer information om partiklars dynamiska beteende. I den senaste studien använde de en serie högintensiva röntgenpulser producerade av den koherenta ljuskällan vid Stanford Linac Center (SLAC), som bara varade en miljarddels sekund (attosekund), för att jonisera kärnelektronerna och "sparka" ut den exciterade molekylen.
För att ytterligare analysera banorna för dessa frigjorda elektroner använde de individuellt exciteradelaserpulseratt mäta elektronernas emissionstider i olika riktningar. Denna metod gjorde det möjligt för dem att noggrant beräkna de signifikanta skillnaderna mellan de olika momenten som orsakades av interaktionen mellan elektronerna, vilket bekräftade att fördröjningen kunde uppgå till 700 attosekunder. Det är värt att notera att denna upptäckt inte bara validerar vissa tidigare hypoteser, utan också väcker nya frågor, vilket gör att relevanta teorier behöver omprövas och revideras.
Dessutom belyser studien vikten av att mäta och tolka dessa tidsfördröjningar, vilka är avgörande för att förstå experimentella resultat. Inom proteinkristallografi, medicinsk avbildning och andra viktiga tillämpningar som involverar röntgenstrålars interaktion med materia, kommer dessa data att vara en viktig grund för att optimera tekniska metoder och förbättra bildkvaliteten. Därför planerar teamet att fortsätta utforska den elektroniska dynamiken hos olika typer av molekyler för att avslöja ny information om elektroniskt beteende i mer komplexa system och deras samband med molekylstruktur, vilket lägger en mer solid datagrund för utveckling av relaterade tekniker i framtiden.
Publiceringstid: 24 sep-2024