加快打造原始创新策源地,加快突破关键核心技术,努力抢占科技制高点,为把我国建设成为世界科技强国作出新的更大的贡献。

——习近平总书记在致中国科学院建院70周年贺信中作出的“两加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,率先实现科学技术跨越发展,率先建成国家创新人才高地,率先建成国家高水平科技智库,率先建设国际一流科研机构。

——中国科学院办院方针

首页 > 每日科学

史上最短电子脉冲问世

2023-01-30 中国科学报
【字体:

语音播报

  德国科学家捕捉到一个破纪录的最短电子脉冲——仅有53阿秒(1阿秒为10-18秒)。其速度之快足以让更精确的电子显微镜在原子水平上捕捉清晰、静止的图像,而不是模糊的图像。它还可以加快计算机芯片的数据传输速度。相关论文1月25日发表于《自然》。

  电子脉冲被用来表示计算机内部数据或在电子显微镜中捕捉图像。脉冲越短,信息传输速率就越高。罗斯托克大学的Eleftherios Goulielmakis等研究人员一直致力于尽可能缩短这种脉冲的长度。

  普通电路内电场产生的电子脉冲受到电子在物质内振荡频率的限制。Goulielmakis说,一个脉冲至少需要持续半个周期的振荡,正是这个周期为电子创造了“推动力”。

  而光的振荡频率要高得多,所以Goulielmakis团队一直在使用短时间的光爆发来触发电子脉冲。2016年,该团队创造了一道持续时间仅为380阿秒的可见光。现在,该团队使用同样的技术将激光聚焦,并将电子从钨针的尖端打到真空中。

  他们探测到的53阿秒电子脉冲甚至比引发它的光脉冲还要短。Goulielmakis说,按照玻尔的氢原子模型,它持续的时间是氢原子中一个电子绕原子核公转所需时间的1/5。

  如此短的电子脉冲可以使电子显微镜聚焦在更短的时间片段上,类似于降低相机的快门速度,从而更清晰地揭示粒子的运动。

  “有时(在电子显微镜图像中)你会看到原子有点模糊。这不一定是因为它们的分辨率不高,而是因为电子在某个特定点上没有静止,在原子周围形成一团云。而阿秒电子脉冲将有助于增强分辨率,以捕获运动中的电子。”

  Goulielmakis说:“如果使用阿秒电子脉冲创建电子显微镜,那么我们不仅有足够的分辨率观察运动中的原子,甚至还可以看到电子如何在这些原子之间跳跃。这将是一件令人兴奋的事。”

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-022-05577-1

打印 责任编辑:梁春雨
  • 人工智能可从头开始设计灭菌蛋白

扫一扫在手机打开当前页

© 1996 - 中国科学院 版权所有 京ICP备05002857号-1 京公网安备110402500047号 网站标识码bm48000002

地址:北京市西城区三里河路52号 邮编:100864

电话: 86 10 68597114(总机) 86 10 68597289(总值班室)

编辑部邮箱:casweb@cashq.ac.cn

  • © 1996 - 中国科学院 版权所有 京ICP备05002857号-1 京公网安备110402500047号 网站标识码bm48000002

    地址:北京市西城区三里河路52号 邮编:100864

    电话: 86 10 68597114(总机) 86 10 68597289(总值班室)

    编辑部邮箱:casweb@cashq.ac.cn

  • © 1996 - 中国科学院 版权所有
    京ICP备05002857号-1
    京公网安备110402500047号
    网站标识码bm48000002

    地址:北京市西城区三里河路52号 邮编:100864
    电话:86 10 68597114(总机)
       86 10 68597289(总值班室)
    编辑部邮箱:casweb@cashq.ac.cn