世界最快显微镜问世首次不雅观察到电子运动

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IT之家把稳到，这项研究成果于 8 月 21 日揭橥在《科学进展》杂志上。

电子以每秒约 2200 公里的速率运动，可以在 18.4 秒内绕地球一周。
因此，要捕捉电子的运动轨迹，须要极高的拍摄速率。
研究职员通过天生仅持续一阿秒（10 的负 18 次方秒）的电子脉冲，实现了这一目标。

研究团队表示，这种新型显微镜就像智好手机上的高性能相机，能够帮助科学家们不雅观察以前无法看到的征象，如电子的运动。
通过这种显微镜，科学家们有望更好地理解电子的量子物理特性以及其运动规律。

电子的排列和重排是物理学和化学领域的基本问题，但由于电子的运动速率极快，对其进行研究非常困难。
在 21 世纪初，物理学家开拓了天生阿秒级脉冲的方法，为研究电子的运动供应了新的工具。
这一成果得到了 2023 年诺贝尔物理学奖。

通过将显微镜的曝光韶光缩短到几个阿秒的水平，物理学家们已经研究了电子的电荷通报、在半导体和液态水中的行为以及原子之间化学键的断裂过程。
然而，纵然是阿秒级的曝光韶光对付捕捉单个电子的运动仍旧不足快。

为理解决这个问题，研究职员对电子枪进行了改进，使其能够产生仅持续一阿秒的电子脉冲。
这些脉冲照射到被研究的样品上，当电子穿过样品时，它们的运动速率会减慢，并改变电子束波前的形状。
减速后的电子束随后被透镜放大，并照射到一种荧光材料上，该材料在电子束照射时会发光。

通过将电子脉冲与两个精确同步的光脉冲结合（分别用于将材料中的电子引发成运动状态和赞助电子脉冲的产生），研究职员能够探测原子内部电子的超快乐动。

研究团队表示他们的透射显微镜已经实现了阿秒韶光分辨率，并将其称为“原子显微镜”，这是首次能够不雅观察到电子的运动轨迹。