科学家首次观测到电子飞离原子过程

2010-10-14 14:35 来源: 科技日报
收藏到BLOG

  据美国物理学家组织网10月12日报道,研究人员通过朝一个原子发射一束强烈的激光脉冲,首次实时观测到了原子最外层的电子从原子中喷射而出的情景。研究人员表示,这项新方法有望让科学家制备出效率更高的电子设备,将电子数据处理过程推向更高的层次。

  美国加州大学伯克利分校、德国马克斯普朗克量子光学研究所和美国能源部下属的劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员在超快激光专家斯蒂芬·莱翁的领导下,在不足4飞秒(一秒的一千万亿分之一)的时间内,朝一个氪原子施加了超快速的超紫外线激光脉冲,其持续时间只有150阿秒(飞秒的千分之一),并观测和拍摄到了氪原子最外层电子的运动过程。

  研究显示,施加了激光脉冲后,氪原子外层的一个电子从原子中喷射出来,留下来的“原子”外壳拥有了一个高度“兴奋”的带正电空穴。

  这项对电子运动的研究有望使科学家更好地控制一些过程,从而促进高速电子学的发展。莱翁解释道,如果我们想要理解高速电子学,我们需要想方设法改变化学反应中的分子键,改变固体内以及化学反应发生时电子的运动状态,而要想做到这一点,只能通过“凝固时间”,即让整个过程在飞秒时间内完成才行。

  负责该实验的美国空军实验室项目主管迈克尔·伯曼认为,新技术是阿秒脉冲能够探测电子运动情况的有力保障,并将为科学家在更快的时间规模上探测基本的物理过程打开一扇新窗口。

伯曼也指出,新技术可用来探测物质和半导体中的电子运动情况,帮助理解电子损失的过程并减少电子损失,以制造出效率更高的电子设备和其他设备,比如太阳能电池等;并且将电子数据处理推向最高的层面。