打破时间分辨率极限阿秒显微镜可抓拍运动电子图像

科技日报 张梦然

电子的运动速率极快，一秒钟内就能绕地球好几圈。
美国亚利桑那大学团队开拓出一款天下上最快的阿秒显微镜，能做到抓拍运动电子的定格图像。

透射电子显微镜可将物体放大到实际尺寸的数百万倍。
这种显微镜不该用可见光，而是将电子束勾引穿过研究样本。
电子与样本之间的相互浸染被镜头捕捉，并由相机传感器检测，以天生样本的详细图像。

利用这些事理的超快电子显微镜，利用激光产生脉冲电子束。
这种技能大大提高了显微镜的韶光分辨率，即丈量和不雅观察样本随韶光变革的能力。
在这些超快显微镜中，透射电子显微镜的分辨率不是依赖相机快门速率来决定，而是由电子脉冲的持续韶光决定。

为了看到定格的电子，研究团队首次天生了1阿秒的电子脉冲，其速率与电子移动速率一样快，从而提高了显微镜的韶光分辨率，就像高速摄像机捕捉到原来不可见的运动一样。

在新显微镜中，强大的激光被分裂并转换成两部分，一个非常快的电子脉冲和两个超短的光脉冲。
第一个光脉冲称为泵浦脉冲，它将能量运送到样品中，使电子移动或发生其他快速变革；第二个光脉冲称为光门控脉冲，它的浸染类似于门，通过创建一个短暂的韶光窗口来天生门控的单个阿秒电子脉冲。
因此，门控脉冲的速率决定了图像的分辨率。
通过仔细同步这两个脉冲，团队可掌握电子脉冲对样品的探测，从而首次利用显微镜拍到运动中的电子。

物理学和光学科学副教授穆罕默德哈桑团队开拓出首台功能强大的透射电子显微镜，能够捕捉运动电子的瞬间画面。
图片来源：研究团队/《科学进展》

总编辑圈点：

想象一下，有一台功能极其强大的相机，它可给运动中的电子抓拍定格照片，那将给微不雅观研究领域带来多么大的助力！
不过，电子运动都发生在阿秒级范畴，想要实现抓拍，必须打破现有显微镜技能。
本文的研究团队成功让电子透射显微镜得到了阿秒级韶光分辨率，这是完成抓拍的最关键技能点。
凭借此技能，人们将能看到此前光学显微镜无法捕捉的神奇画面。