Attosekundpulseravslør hemmelighetene bak tidsforsinkelsen
Forskere i USA har, ved hjelp av attosekundpulser, avslørt ny informasjon omfotoelektrisk effekt: denfotoelektrisk emisjonForsinkelsen er opptil 700 attosekunder, mye lenger enn tidligere antatt. Denne nyeste forskningen utfordrer eksisterende teoretiske modeller og bidrar til en dypere forståelse av samspillet mellom elektroner, noe som fører til utvikling av teknologier som halvledere og solceller.
Den fotoelektriske effekten refererer til fenomenet at når lys skinner på et molekyl eller atom på en metalloverflate, samhandler fotonet med molekylet eller atomet og frigjør elektroner. Denne effekten er ikke bare et av de viktige grunnlagene for kvantemekanikk, men har også en betydelig innvirkning på moderne fysikk, kjemi og materialvitenskap. Imidlertid har den såkalte fotoemisjonsforsinkelsen vært et kontroversielt tema innen dette feltet, og ulike teoretiske modeller har forklart det i ulik grad, men det har ikke blitt dannet noen samlet konsensus.
Etter hvert som feltet attosekundvitenskap har forbedret seg dramatisk de siste årene, tilbyr dette nye verktøyet en enestående måte å utforske den mikroskopiske verden på. Ved å måle hendelser som skjer på ekstremt korte tidsskalaer presist, kan forskere få mer informasjon om den dynamiske oppførselen til partikler. I den siste studien brukte de en serie høyintensitetsrøntgenpulser produsert av den koherente lyskilden ved Stanford Linac Center (SLAC), som bare varte en milliarddels sekund (attosekund), for å ionisere kjerneelektronene og «sparke» ut av det eksiterte molekylet.
For å analysere banene til disse frigjorte elektronene ytterligere, brukte de individuelt eksitertelaserpulserå måle emisjonstidene til elektronene i forskjellige retninger. Denne metoden tillot dem å nøyaktig beregne de signifikante forskjellene mellom de forskjellige momentene forårsaket av samspillet mellom elektronene, noe som bekreftet at forsinkelsen kunne nå 700 attosekunder. Det er verdt å merke seg at denne oppdagelsen ikke bare validerer noen tidligere hypoteser, men også reiser nye spørsmål, noe som gjør at relevante teorier må gjennomgås og revideres på nytt.
I tillegg fremhever studien viktigheten av å måle og tolke disse tidsforsinkelsene, som er avgjørende for å forstå eksperimentelle resultater. Innen proteinkrystallografi, medisinsk avbildning og andre viktige anvendelser som involverer interaksjonen mellom røntgenstråler og materie, vil disse dataene være et viktig grunnlag for å optimalisere tekniske metoder og forbedre bildekvaliteten. Derfor planlegger teamet å fortsette å utforske den elektroniske dynamikken til ulike typer molekyler for å avdekke ny informasjon om elektronisk oppførsel i mer komplekse systemer og deres forhold til molekylstruktur, og dermed legge et mer solid datagrunnlag for utvikling av relaterte teknologier i fremtiden.
Publisert: 24. september 2024