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2020-11-21 21:46 |
量子顯微鏡可觀察納米材料捕光過程
“這是我們第一次真正看到光被納米材料捕獲時的動態(tài)，而不是依靠計算機模擬。” 1=(jpy
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今年6月，一篇題為 “Coherent interaction between free electrons and a photonic cavity”《自由電子與光子腔之間的相干相互作用》的論文發(fā)表在 Nature 上，該文第一作者王康鵬（Kangpeng Wang）對其團隊的最新研究成果作出如上描述。 [ZC ]O2'
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據(jù)了解，王康鵬是通過一種記錄光流的四維（4D）電子顯微鏡實現(xiàn) “首次真正看到光被納米材料捕獲” 的，這臺顯微鏡可以直接觀察光子晶體內(nèi)捕獲的光，也稱量子顯微鏡（quantum microscope），由以色列理工學院教授伊多卡米納（Ido Kaminer）及其研究團隊開發(fā)。 |/<,71Ae
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據(jù)卡米納介紹，使用這臺顯微鏡，可以改變照亮任何納米材料樣本的光的顏色和角度，并匹配出它們的電子相互作用，正如在光子晶體中所展示的那樣。對于不同顏色的光，光子晶體會以不同的模式進行捕獲，且這一過程能夠通過量子顯微鏡看到。 M B.\G.bV
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卡米納團隊這一研究成果或?qū)⒂兄谠O(shè)計新的量子材料以存儲具有高穩(wěn)定性的量子比特、提高手機以及其他類型屏幕的分辨率和色彩對比度等，卡米納說，“一旦我們研究更先進的納米 / 量子材料，它將產(chǎn)生更大的影響。” R<. <wQ4I
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“第一次” 總是令人激動且意義非凡的，卡米納團隊的 “第一次看到” 實為量子領(lǐng)域一大突破。 Zjq a n
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卡米納團隊開發(fā)的電子顯微鏡，用于觀察多維研究納米級成像和光子腔 - 自由電子的相互作用。觀察電子光譜的拉比震蕩可以證實，利用電子的量子特性，該量子顯微鏡能夠獲得記錄的近場光學圖。 2gM=vaiH=
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可以將該電子顯微鏡視為一個飛秒泵浦探針裝置，能夠使用光脈沖激發(fā)樣品，用電子脈沖探測樣品的瞬態(tài)，實現(xiàn)電子脈沖穿透樣品并對其成像。 tLCu7%P>
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雖然早有多種理論預測自由電子能夠激發(fā)新的空腔效應，但是由于相互作用的強度和持續(xù)時間的基本限制，以前對于自由電子并沒有觀察到光子空腔效應。 < Sds5 d
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這也是卡米納團隊此次研究最大的突破所在，實現(xiàn)多維納米成像，為超快自由電子 - 光相互作用的研究進展引入一種新型量子物質(zhì) —— 量子自由電子 “波包”，它不受固定能量狀態(tài)、光譜范圍和選擇規(guī)則的限制。 od~^''/b
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此前量子電動力學（QED）已經(jīng)研究了量子物質(zhì)與光的腔模之間的相互作用，這對于構(gòu)成量子技術(shù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)物理學的發(fā)展至關(guān)重要。更有效的自由電子 - 空腔 - 光子相互作用可以實現(xiàn)強耦合、光子量子態(tài)合成和新穎的量子非線性現(xiàn)象。電子顯微鏡和自由電子物理學的其他領(lǐng)域可以從與光子腔的融合中獲得，從而實現(xiàn)對軟物質(zhì)或其他對射線敏感的材料進行低劑量、超快電子顯微鏡檢查。 p7 s#j
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（來源：DeepTech深科技）
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