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2016-02-29 10:59 |
研究人员利用光控制运动中的超快电子
一个国际的研究小组利用科学园区的里雅斯特同步光学研究中心的自由电子激光器产生的光，实现了对高速运动电子的控制。这个实验研究，已经发表在《自然光子》 Nature Photonics杂志上，这为本质上发生在阿秒（一十亿分之一秒的十亿分之一）单位上的更为复杂的过程的研究开辟了道路，如光合作用、燃烧、催化和大气化学的研究。 !jU{ }R CR
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化学、物理和生物过程在本质上是动态的，因为它们不仅取决于物质上的原子和电子结构，同时也取决于它们时间上的演变。艾哈迈德·泽维尔赢得了“飞秒”的诺贝尔物理学奖（1999年）：利用超快激光脉冲进行动态化学过程的观察和控制，这种脉冲（飞秒）大概是一秒的十亿分之一的百万分之几。这是原子在化学或生物过程中形成或断裂键的时间尺度，如光合作用或燃烧。 Rr CG(Bh
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然而自然界中还可以“更快”。分子中的原子的移动是在飞秒尺度上的，但作为化学键的基础，电子则是快得多并且在它们作用过程中，它们的移动要快一千倍，也就是几十或几百阿秒（十亿分之一秒的十亿分之一）。 qNHI$r'
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“就像科学界中的许多研究那样，”凯文·普林斯，刚刚发表的这篇文章的第一作者解释说，“我们多年来也一直在努力发展一种在阿秒分辨率上的创新的分析方法，用来研究和控制这种快速动态反应。有了这个工作，即利用了菲尔米激光器的优异的激光性能，我们可以说，我们终于实现了我们的目标。“ &=M4Z/Ao
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这项研究结果是由来自意大利（里雅斯特同步光学中心，米兰理工学院，IFN（干扰素公司），国际移民组织和CNR（研究中心）和ENEA（欧洲核能）的供应管理机构），日本（东北大学），俄罗斯（莫斯科国立罗蒙诺索夫大学），美国（德雷克大学，爱荷华州）和德国（柏林工业大学，弗莱堡大学，欧洲射线研究所，汉堡技术大学，马普核物理研究所）的研究人员组成的国际团队共同实现。 {d xl8~/I
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他们使用了两种波长光的光束（即，两个不同的颜色），并设法控制从光的原子中喷出电子的发射的方向。该实验有3阿秒时间分辨率，使得可以对非常快的过程进行研究和控制。 Opg_-Bf
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“这个结果开辟了新的途径来研究和控制涉及阿秒时间尺度的过程。我们梦想能够控制更复杂的过程，如光催化过程，这种过程中电荷转移起着关键作用”上田说，他是东北大学研究组的成员，并促成了实验的规划，进行和分析结果。
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成果相当振奋人心，借助这种技术人们有望对极短的微观过程进行研究