利用電子束訂製原子晶格
- 上線日期：2009/10/9 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
近十年來，物理學家成功利用超冷原子(ultracold atom)組成光晶格(optical lattice)，來模擬研究固態中的超導性及其他特性中的交互作用。然而，由於研究人員無法移除特定光學晶格點中的冷原子，因此很難模擬更廣泛的系統。最近，德國科學家利用電子束(electron beam)突破了這方面的限制。
古騰堡(Gutenberg)大學的Herwig Ott等人將數萬個銣(Rb)原子冷卻至接近絕對零度(約100 nK)，使其形成玻色-愛因斯坦凝聚(Bose-Einstein condensate)─即所有原子皆被鎖在最低量子能態。他們同時讓兩道相互垂直的雷射光干涉，產生周期為600 nm的二維光晶格，利用光學偶極力(dipole force)將銣原子侷限在光晶格點中，每個晶格點容納約80個銣原子。
Ott等人去年先發展出以電子束掃描光晶格的造影技術，最近他們進一步利用電子束來來移除特定的晶格點中的原子。電子束轟集會使部分銣原子游離，並被外加電場推出晶格，其餘銣原子雖然只散射電子，卻會獲得足以克服偶極力的額外能量而離開晶格；若電子束轟擊時間夠長，便能將所有原子從指定的晶格點移除。這點可以利用先前發展的電子術造影術加以確認。
按上述方式，Ott等人製造並拍攝了許多不同的晶格圖形，甚至利用空晶格排列表現出薛丁格方程。這項技術讓科學家們能研究更多種類的多體系統。
馬里蘭大學的Steve Rolston認為上述研究工作突破了光學技術對於晶格造影的限制。光學造影術雖廣為大眾採用，但受繞射極限的限制而解析度有限。Rolston表示，Ott的工作對於該領域的最先產生的影響可能是圖案化應用。由於此方法能讓科學家製造出新奇的空間態，在多體系統(many-body system)的研究上將可提供更大的彈性。詳見Phys. Rev. Lett. 103 080404 (2009)。
原始網站: http://physicsworld.com/cws/article/news/40293
譯者:劉翼綱(彰化師範大學物理系)
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