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光電效應(yīng)。圖片來源：“科學(xué)和數(shù)學(xué)空間”網(wǎng)站

科技日報(bào)記者 張佳欣

據(jù)《自然》雜志26日報(bào)道，德國埃爾朗根—紐倫堡大學(xué)、羅斯托克大學(xué)和康斯坦茨大學(xué)的物理學(xué)家證明：通過疊加兩個不同強(qiáng)度和頻率的激光場，可以測量金屬的電子釋放并將其精確控制到幾阿秒。這些發(fā)現(xiàn)可能會帶來新的量子力學(xué)見解，并使電子電路的運(yùn)行速度比現(xiàn)在的快100萬倍。

激光技術(shù)的發(fā)展為光電效應(yīng)的研究帶來新動力。此前，科學(xué)家們只能在阿秒范圍內(nèi)確定氣體中激光誘導(dǎo)的電子動力學(xué)。現(xiàn)在，研究團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)在固體上測量和控制阿秒范圍內(nèi)金屬的電子釋放。

研究團(tuán)隊(duì)使用了一種特殊的策略：不僅使用強(qiáng)激光脈沖，將電子釋放到鎢尖端，還使用了頻率為兩倍的較弱激光。研究人員解釋說，原則上，在非常強(qiáng)的激光下，電子的釋放不再受單個光子控制，而是被激光電場控制。然后，電子通過金屬界面進(jìn)入真空。通過故意疊加這兩種光波，物理學(xué)家可控制激光場的形狀和強(qiáng)度，從而也可控制電子的釋放。

在實(shí)驗(yàn)中，研究人員能夠確定電子流的持續(xù)時間為30阿秒。這種對釋放時間窗口的超精確限制也可推進(jìn)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用相關(guān)研究。兩個激光脈沖的相移使科學(xué)家能更深入地了解隧道過程以及激光場中電子的后續(xù)運(yùn)動。這使科學(xué)家對固態(tài)金屬的電子釋放和所使用的光場的量子力學(xué)有了新見解。

研究人員表示，在可預(yù)見的將來，將測試裝置的組件（光源、金屬針尖、電子探測器）集成到一個微芯片中是可能的。這樣，帶寬高達(dá)帕赫茲范圍的復(fù)雜電路或可實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行速度將比目前電子電路快近100萬倍。

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