Эффект «шепчущей галереи» контролирует электронные лучи при помощи света

Свет может добавить функциональность электронной микроскопии.

Эффект "шепчущей галереи" управляет электронными пучками при помощи светом
Взгляд художника на отдельные электроны, взаимодействующие с оптическим режимом шепчущей галереи, когда он обходит кварцевую сферу. Согласование между скоростями электрона и световой волны, на которой он движется, изменяет квантовое электрона, представленное в виде более широкого гало.

Когда вы тихо говорите в одной из галерей собора Святого Павла, звук так легко распространяется вокруг купола, что посетители в любом месте на его периметра могут услышать его. Этот удивительный эффект был назван эффектом “шепчущей галереи”, и его варианты появляются во многих экспериментах, где волна может почти идеально перемещаться вокруг структуры. Исследователи из Геттингенского университета теперь используют этот эффект для управления пучком электронного микроскопа с помощью света.

В своих экспериментах команда доктора Офера Кфира (Ofer Kfir) и профессора Клауса Роперса (Claus Ropers) освещала небольшие сферы из стекла лазером, улавливая свет в так называемом “режиме оптической шепчущей галереи”. Подобно примеру акустики, световая волна распространяется в этих сферах почти без затухания. В своем электронном микроскопе исследователи затем пропустили пучок электронов рядом с краем сферы. Измеряя распределение скоростей электронов, они обнаружили, что электроны и световое поле обмениваются большим количеством энергии.

По словам первого автора Офера Кфира, сила взаимодействия обусловлена ​​двумя вкладами: “Во-первых, эффект шепчущей галереи позволяет нам хранить свет и использовать время для создания более сильной волны. Во-вторых, электроны движутся с той же скоростью, что и световая волна на стеклянной сфере.” Он объясняет: “Подумайте о сёрфере, который движется со скоростью волны, чтобы наилучшим образом использовать ее энергию.” В ходе исследования физики наблюдали, что отдельные электроны забирали или отдавали энергию сотен фотонов, элементарных частиц светового поля.

Помимо фундаментального интереса к этому явлению, исследователи считают, что их находки имеют значительную будущую актуальность. ”Мы исследуем способы, с помощью которых свет может добавить функциональность электронной микроскопии”, – говорит Роуперс с физического факультета, руководитель группы и директор Института биофизической химии Макса Планка. – Теперь мы можем использовать свет, чтобы направлять пучок электронов в пространстве и времени. Усиление связи свободных электронов и фотонов может в конечном итоге привести к созданию совершенно новых квантовых технологий для наноразмерного зондирования и микроскопии. Мы уверены, что нынешняя работа является важным шагом в этом направлении.”

Источник: ChemEurope.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *