以色列開發出可觀測到光子動態的先進電子顯微鏡
2020-07-07 看航空
以色列理工學院的一組研究團隊日前開發出了，能夠觀測到困在光子晶體中光子動態的超高速透射電子顯微鏡。其研究已發表於《自然》上。
此研究由Kaminer AdQuanta教授所領導，而其所開發的超高速透射電子顯微鏡系統載有功率40瓦特，脈衝時間在100飛秒內的雷射裝置，能夠激發觀測材料的原子態。接著使用40~200 kV的加速電壓來使電子達約30%~70 %的光速打向激發後的原子，藉此記錄下相當細微的納米等級材料特徵。
團隊之所以能夠開發出如此先進的電子顯微鏡，主要是因科學界近年來在高速自由電子與光子交互作用的研究上，發現了一種稱之為量子自由電子波包的量子物質。過去的量子電動力學在量子物質與光子腔的交互作用上僅聚焦於電子束縛的系統上——如原子、量子點或量子電路，此種系統中的電子所能處在的能態、光譜範圍、自旋都有其限制。然而，量子自由電子封包則沒有這些限制。
Kaminer教授的團隊在此研究中首此提出了量子自由電子封包與光子腔的交互作用，並利用此交互作用開發出超高速透射電子顯微鏡來研究光子晶體。該技術有許多相當重要的應用價值，包括協助開發新的量子物質來更穩定地儲存量子位元。
除此之外，進一步優化自由電子與光子腔的交互作用，也有望能在未來做到自由電子的強耦合、光子量子態合成或其他從未見過的非線性量子現象，無疑對於量子力學的領域有相當大的影響。
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可實時三維成像的雷射掃描立體顯微鏡
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