激光驅動電子運動 歐洲科學家繪制出原子全息圖

全息攝影術通常讓人想到藝術性的三維圖像，但它也能廣泛用于多種領域。據美國物理學家組織網1月6日報道，在最新研究中，一個由荷蘭、德國和法國等多國科研人員組成的研究團隊，通過激光驅動電子運動，建立了原子全息圖。該技術有助于發展超快光電子能譜學，將來這種全息圖像能讓科學家以更直接的方式研究分子結構。相關論文發表在近日出版的《科學快訊》上。 
“我們在實驗中證明，將一個電子從分子中電離出來，利用激光場可改變電子相對于分子的方向。”論文合著者、就職于荷蘭國家原子和分子物理研究所以及德國馬克斯·玻恩研究院的馬克·瑞金說。

在實驗中，研究人員向一個原子或分子發射一束致密的紅外激光，使原子或分子電離釋放出一個電子，激光場驅動自由電子在離子周圍來回做震蕩運動。有時電子會和離子相撞，就在極短時間內爆發出輻射能量。

由于電子運動完全相干，就意味著它總是處于同樣的相位，研究人員認為，這樣就可以利用全息技術來記錄離子和電子的信息。制作全息電子圖像的關鍵是觀察到相干波（由電子發出的波，不會影響離子）和信號波（由離子散射的波，可作為描述離子結構的編碼信息）之間的干涉。當儀器探測到相干波和信號波之間發生了干涉，電子和離子的編碼信息就被儲存下來，并可在未來得以再現。研究人員解釋說，這樣生成的圖像就是原子利用自身電子而產生的全息圖。

研究人員還通過一種理論模型來模擬這種測量，證明了全息圖能存儲電子和離子的空間及時間信息。如將來能利用這種全息結構技術開發出一種全新的超快光電子能譜儀，科學家就能直接以阿秒（10-18秒）的時間分辨率測量電子和離子運動，這種功能對于從最基本層面理解化學反應非常有用，尤其是那些用其他方法很難研究的分子。