來源：宇宙與科學

體育電視頻道上的一部慢動作電影以百分之一秒的時間顯示過程。相比之下，納米級的過程發生在飛秒范圍內：例如，一個電子只需要十億分之一秒就可以繞氫原子運行一圈。世界各地的物理學家正在使用特殊的儀器來捕捉薄膜中的超快納米過程。

來自英國的科學家們開發了一種基于不同物理概念的此類電影的新方法，從而允許進一步和更精確的調查選擇。他們將電子顯微鏡與產生很短光脈沖的納米結構金屬薄膜相結合來實現這一目的。在**次實驗中，他們因此能夠記錄薄膜上半導體中光和電子的相干相互作用，顯示超快納米工藝的電影通常使用高功率激光和電子顯微鏡制作。但很明顯，只有少數幾個研究小組能夠負擔得起大型復雜的設備。

“我們的概念不需要昂貴和復雜的激光器，而且很容易復制。電子顯微鏡將電子束成束，加速并引導到材料樣品上。電子是如何通過樣品或被反射的，這就可以得出材料的財產和內部過程的結論。電子顯微鏡具有比光學顯微鏡更好的空間分辨率，并使納米范圍的研究成為可能。”她開發的特殊組件使得提高電子顯微鏡的時間分辨率并將其轉換為超快版本變得相對容易。

通過這種納米級技術，在沒有激光的情況下，也可以在飛秒時間尺度的超快薄膜中捕獲過程，英國另一所大學開發了“納米篩”，以提供所需的短光脈沖。這個概念的一個關鍵組成部分是一種特殊的“納米篩”，可用于電子顯微鏡，功能類似于光源。當電子束照射到這一點時，空穴圖案會產生有針對性的短光脈沖，可用于制作快速薄膜。為了制造這種特殊的篩子，研究人員在一層薄薄的金箔上鉆了25至200納米的小孔。

這個項目獲得了歐盟歐洲研究委員會150萬歐元的ERC啟動贈款，第四物理研究所憑借其在納米技術領域的Z越基礎設施，是超快納米光學和等離子體學領域的研究小組之一，并與MPI進行了多年的成功合作。薄膜中記錄的電子和光子之間的相互作用在當前出版物中描述的實驗中，來自篩狀納米結構的短光脈沖以光速撞擊半導體樣品。在這里，它們激發激子，即所謂的準粒子。

“如果很短時間后，較慢的電子束也撞擊到半導體樣品，我們可以從電子的反應中看出激子在這段時間內的行為。”電子束和光脈沖疊加產生的陰極發光信號顯示出電子和光子之間的相干相互作用。為了能夠在薄膜中捕捉這些過程，研究人員還將壓電晶體集成到顯微鏡裝置中。這允許它們精確地改變光源和樣品之間的空間距離，并由此改變入射光脈沖和電子之間的時間距離。通過這種方式，可以在過程的不同階段拍攝圖像，并將其組裝成電影。

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