Attosekundens pulseravslöja hemligheterna med tidsfördröjning
Forskare i USA har med hjälp av attosekundspulser 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 teknologier som halvledare och solceller.
Den fotoelektriska effekten syftar på 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 grunderna för kvantmekaniken, utan har också en djupgående inverkan på modern fysik, kemi och materialvetenskap. Men inom detta område har den så kallade fotoemissionsfördröjningstiden varit ett kontroversiellt ämne, och olika teoretiska modeller har förklarat det i olika grad, men ingen enhetlig konsensus har bildats.
Eftersom attosecond-vetenskapen har förbättrats dramatiskt under de senaste åren, erbjuder detta framväxande verktyg ett aldrig tidigare skådat 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 varade bara en miljarddels sekund (attosekunden), för att jonisera kärnelektronerna och "sparka" ut ur den exciterade molekylen.
För att ytterligare analysera banorna för dessa frigjorda elektroner använde de individuellt exciteradelaserpulseratt mäta emissionstiderna för elektronerna i olika riktningar. Denna metod gjorde det möjligt för dem att exakt beräkna de signifikanta skillnaderna mellan de olika momenten som orsakas av interaktionen mellan elektronerna, vilket bekräftar att fördröjningen kan nå 700 attosekunder. Det är värt att notera att denna upptäckt inte bara validerar några tidigare hypoteser, utan också väcker nya frågor, vilket gör att relevanta teorier måste omprövas och revideras.
Dessutom belyser studien vikten av att mäta och tolka dessa tidsfördröjningar, som är avgörande för att förstå experimentella resultat. Inom proteinkristallografi, medicinsk bildbehandling och andra viktiga tillämpningar som involverar interaktion mellan röntgenstrålar och materia, kommer dessa data att vara en viktig grund för att optimera tekniska metoder och förbättra bildkvaliteten. Därför planerar teamet att fortsätta att utforska den elektroniska dynamiken hos olika typer av molekyler för att avslöja ny information om det elektroniska beteendet i mer komplexa system och deras förhållande till molekylär struktur, vilket lägger en mer solid datagrund för utvecklingen av relaterade teknologier i framtiden.
Posttid: 2024-09-24