利用阿秒脉冲揭示光电效应新信息

来自美国能源部斯坦福国家加速器（SLAC）实验室的科学家，借助阿秒脉冲揭示了光电效应的新信息：光电发射延迟时间长达700阿秒，远超此前预期。最新研究挑战了现有理论模型，有助更深入揭示电子之间的相互作用，促进半导体和太阳能电池等技术的发展。相关论文以《Attosecond delays in X-ray molecular ionization》为题，发表于最新一期《自然》杂志上。

光电效应指在金属表面照射光线时，光子与金属表面的分子或原子相互作用，使金属表面释放出电子的现象。该效应为量子力学奠定了理论基础，但所谓的光电发射延迟时间一直是激烈争论的话题。阿秒科学领域的最新进展，为进一步揭示该时间延迟的秘密提供了重要工具。

研究示意图

在最新研究中，研究人员使用SLAC的直线加速器相干光源发出的阿秒（100亿亿分之一秒）X射线脉冲，电离核心级电子，将电子从分子中“踢出”。然后，他们使用单独的激光脉冲，根据电子发射的时间，将其“踢向”略微不同的方向，以测量光电发射延迟时间。

研究显示，这一延迟时间长达700阿秒，电子之间的相互作用在这种延迟中起到重要作用。研究人员指出，测量和解释这些时间延迟有助于更好地分析实验结果，特别是在研究X射线与物质相互作用至关重要的蛋白质晶体学和医学成像等领域。他们计划更深入探索不同分子系统内的电子动力学，进一步揭示电子行为和分子结构的新信息。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07771-9