阿秒雷射讓電子運動現形
- 上線日期：2010/8/23 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
德國與美國科學家最近利超快雷射脈衝，成功地追蹤由氪(krypton)原子激發出的電子的運動。這項技術讓開啟了人類藉由引導各別電子的運動來控制化學反應的契機，未來或許可以用來加速光合作用(photosynthesis)。
要在原子尺度下觀察物體的運動，通常需要採用「激發-偵測」(pump-porbe)技術，亦即以一道光脈衝啟動運動，稍後再以另一道脈衝拍攝一系列影像。這項技術已經能在飛秒(femtosecond, 10-15s)的時間尺度內，偵測原子在分子或晶體內的運動，因此得以即時(real-time)觀察化學鍵的形成與破裂。不過，要進一步觀察價更小的電子運動，必須將時間尺度再縮到更短的阿秒(attosecond, 10-18s)。
最近，由普朗克量子光學研究所的Eleftherios Goulielmakis領導的研究團隊，改良原先用來觀察原子級運動的飛秒技術，辦到了這一點。他們將飛秒級的紅外雷射脈衝打入含有氪氣的腔室，使氪原子游離，然後以寬度只有約100阿秒的紫外脈衝沿同路徑射入，以偵測此游離過程。
電子遭紅外脈衝打掉後，在原子外殼層留下一個空洞，隨後的紫外脈衝會激發一個較內側的電子來填補這個空缺。該團隊藉由逐漸增加兩道脈衝之間的時間間隔，並記錄紫外脈衝的吸收如何隨之改變，就能追蹤此空洞的演化情形，獲得氪離子內價電子移動的資訊。
Goulielmakis表示，這項技術的應用很廣，其中包括用來研究凝態系統與環境產生交互作用時，如何喪失電子的同調性(coherence)，也能透過追蹤電子如何脫離水分子並驅動二氧化碳轉變成有機糖類，增進人類對光合作用的了解，甚至未來可能利用光來引導電子的運動，藉此控制光合作用的速率。詳見Nature 466, p.739-743(2010)。
原始網站: http://physicsworld.com/cws/article/news/43468
譯者:郭西川(彰化師範大學物理系)
責任編輯:蔡雅芝
- 相關附件: