《科学》新研究：新激光技术可以在万亿分之一秒内成像量子世界

研究人员首次能够逐帧记录电子如何与固体中的某些原子振动相互作用。

这种技术捕捉到的过程通常会在材料中产生电阻，而在另一些材料中，可能会导致完全相反的结果——没有电阻，或称之为超导性。

“电子相互作用的方式和它们的微观环境决定了所有固体的性质，”英属哥伦比亚大学(UBC)的博士生MengXing Na说，他是近日发表在《科学》杂志上的这项研究的共同第一作者。

“一旦我们确定了决定材料性能的主要微观相互作用，我们就能找到方法‘提高’或‘降低’相互作用，从而得到有用的电子性能。”

控制这些相互作用对量子材料的技术开发很重要，包括用于核磁共振成型机、高速磁悬浮列车的超导体，有朝一日可能会彻底改变能量的传输方式。

在戈登和贝蒂·摩尔基金会的支持下，UBC斯图尔特·皮尔森量子物质研究所(SBQMI)的团队开发了一种新的极紫外激光源，使一种称为时间分辨光电发射光谱的技术能够在超快时间尺度上可视化电子散射过程。

Na说：“由于我们的装置非常高的灵敏度，我们能够直接测量——第一次——被激发的电子如何与特定的原子振动或声子相互作用。”

研究人员在石墨上进行了实验。

该研究还得到了与斯坦福大学(Stanford University)的托马斯•德维罗(Thomas Devereaux)和北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)的亚历山大•肯珀(Alexander Kemper)等人的理论合作的支持。