光量子动力学显示
自17世纪以来,研究人员探索微小物体最基本的细节用光线和光学显微镜。然而,由于可见光波长超过一千倍一个原子的大小,今天最先进的显微镜常规图像与电子原子世界,x射线和其他技术比光波产生无比更高的分辨率。矛盾的是,在这些原子论的长度尺度光本身的行为在许多方面仍是一个谜。这尤其适用于颞光这些超小尺度上的行为,在经典物理学定律失去有效性和量子物理规则。
现在大学的研究人员雷根斯堡和MPSD汉堡已经开发出一种突破性的方法来检测光的动力学在这样一个小规模的高时间分辨率。这个根本性的突破的关键因素是一个高度敏感的示踪分子,检测本地电磁领域的变化和在外部可调精度非常高。研究结果已发表在《自然光子学。
雷根斯堡大学的团队把分子,在0.9纳米镁酞菁,之间的差距——不到一米的1000000000——一个ultrasharp钨提示和所谓的扫描隧道显微镜表面结(见图)。然后示踪分子作为分子开关触发在当地特定的磁场强度。这些转换的事件可以测量实验分子的构象变化,进而改变了电流通过结。
这使得研究人员首次样品时间分辨原子论的电磁场。外部激光脉冲到达时间分辨率,用于调整当地等领域,分子开关触发不同的概率。通过测量电流切换概率有关,研究人员能够提取时间值的局部电磁场。
获得一个更好的理解和验证的实验技术,研究人员MPSD进行先进的原子论的计算机模拟。他们设法模拟外部的影响激光场的量子态分子的电子和由此产生的隧道电流,导致切换的探针分子。模拟证实了基本关系假设的实验和实验结果的解释是建立在坚实的理论基础。
此外,动画的电势结澄清的起源地方电磁场选择surface-tip安排,导致测量的隧穿电流的出现。
直到现在,研究人员只能访问间接光在分子尺度上的动态,即通过观察其影响。这一发现开辟了新的途径观察件轻松事在时间和空间上的相互作用,在一个当地的政权量子动力学决定了光的属性。这可能会改变纳米领域的设备和材料,可以定制和利用附近的领域为各种不同的应用程序,包括光收获、电子和nanoimaging。
参考
皮勒维,Roelcke C, Kastner LZ, et al .定量取样的原子尺度的“电磁波形。自然光子学。11月16日在线发表2020:1-5。doi:10.1038 / s41566 - 020 - 00720 - 8
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