Вчені навчилися контролювати надшвидкий рух електронів за допомогою лазерних імпульсів
Міжнародна група вчених розробила технологію управління надшвидким рухом електронів за допомогою імпульсів світла, які виробляє лазер на вільних електронах Free Electron Laser FERMI. Дане досягнення відкриває шлях до вивчення складних та швидких явищ аттосекундного масштабу часу, які є основою всіх природних процесів у природі, включаючи фотосинтез, каталіз та біохімічні процеси.
Слід зазначити, що хімічні, фізичні та біологічні процеси у природі є дуже динамічними, більшість їх залежить як від атомарної і електронної структури задіяних у яких речовин, а й у швидкості взаємодії різних компонентів. Для вивчення цього аспекту було запроваджено поняття "фемтохімія", за яке вчений Ахмед Зевейл (Ahmed Zewail) отримав Нобелівську премію в 1999 році. Фемтохімія є процесом вивчення та контролю динамічних хімічних реакцій за допомогою надкоротких фемтосекундних імпульсів лазерного світла. Це масштаб часу, який потрібний для утворення хімічних зв'язків під час реакцій, таких як горіння.
Однак природні процеси є ще швидшими. Процеси, що стосуються атомів молекул, відбуваються протягом фемтосекунд, але процеси, в яких беруть участь електрони, відбуваються набагато швидше, адже вони рухаються в тисячі разів швидше, ніж атоми. Типовий час, за який електрони можуть бути задіяні в тому чи іншому процесі, становить сотні або десятки аттосекунд (одна мільярдна однієї мільярдної частки секунди).
Група, до складу якої входили вчені з Італії, Японії, України (Московського державного університету іменіЛомоносова) та Німеччини, використовували імпульси, що складаються зі світла з двома різними довжинами хвиль. Зміною параметрів імпульсу та співвідношення в ньому фотонів з різною довжиною хвилі, вчені домоглися надійного управління напрямом та інтенсивністю випромінювання потоку електронів, що вибиваються світлом з атомів. При цьому, тимчасовий дозвіл такої технології управління становив лише 3 аттосекунди, що дає вченим до рук можливості досліджень та контролю надзвичайно швидких процесів.
"Дане досягнення дає вченим всього світу можливість вивчення та управління ультрашвидкими процесами, до яких задіяно рух електронів в аттосекундних часових рамках" - розповідає Кіїоші Уеда (Kiyoshi Ueda), керівник групи університету Тохоку (Tohoku University), Японія, - "Тепер ми можемо контролювати складні процеси, наприклад фотокаталітичні та інші, у яких головну роль грає перенесення електричних зарядів. І це, своєю чергою, може бути основою створення безлічі нових технологій, які служитимуть на благо всього людства " .