来源：宇宙与科学
体育电视频道上的一部慢动作电影以百分之一秒的时间显示过程。相比之下，纳米级的过程发生在飞秒范围内：例如，一个电子只需要十亿分之一秒就可以绕氢原子运行一圈。世界各地的物理学家正在使用特殊的仪器来捕捉薄膜中的超快纳米过程。
来自英国的科学家们开发了一种基于不同物理概念的此类电影的新方法，从而允许进一步和更精确的调查选择。他们将电子显微镜与产生很短光脉冲的纳米结构金属薄膜相结合来实现这一目的。在**次实验中，他们因此能够记录薄膜上半导体中光和电子的相干相互作用，显示超快纳米工艺的电影通常使用高功率激光和电子显微镜制作。但很明显，只有少数几个研究小组能够负担得起大型复杂的设备。
“我们的概念不需要昂贵和复杂的激光器，而且很容易复制。电子显微镜将电子束成束，加速并引导到材料样品上。电子是如何通过样品或被反射的，这就可以得出材料的财产和内部过程的结论。电子显微镜具有比光学显微镜更好的空间分辨率，并使纳米范围的研究成为可能。”她开发的特殊组件使得提高电子显微镜的时间分辨率并将其转换为超快版本变得相对容易。
通过这种纳米级技术，在没有激光的情况下，也可以在飞秒时间尺度的超快薄膜中捕获过程，英国另一所大学开发了“纳米筛”，以提供所需的短光脉冲。这个概念的一个关键组成部分是一种特殊的“纳米筛”，可用于电子显微镜，功能类似于光源。当电子束照射到这一点时，空穴图案会产生有针对性的短光脉冲，可用于制作快速薄膜。为了制造这种特殊的筛子，研究人员在一层薄薄的金箔上钻了25至200纳米的小孔。
这个项目获得了欧盟欧洲研究委员会150万欧元的ERC启动赠款，第四物理研究所凭借其在纳米技术领域的Z越基础设施，是超快纳米光学和等离子体学领域的研究小组之一，并与MPI进行了多年的成功合作。薄膜中记录的电子和光子之间的相互作用在当前出版物中描述的实验中，来自筛状纳米结构的短光脉冲以光速撞击半导体样品。在这里，它们激发激子，即所谓的准粒子。
“如果很短时间后，较慢的电子束也撞击到半导体样品，我们可以从电子的反应中看出激子在这段时间内的行为。”电子束和光脉冲叠加产生的阴极发光信号显示出电子和光子之间的相干相互作用。为了能够在薄膜中捕捉这些过程，研究人员还将压电晶体集成到显微镜装置中。这允许它们精确地改变光源和样品之间的空间距离，并由此改变入射光脉冲和电子之间的时间距离。通过这种方式，可以在过程的不同阶段拍摄图像，并将其组装成电影。
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