当硅或石墨烯表面受光照后,其内一些电子会激发到高能态,在几飞秒内快速完成一连串反应。而美国麻省理工学院的科研人员找到一种新方法,能在光激发电子的前几飞秒内操控石墨烯中的电子。这种超快电子控制技术能在高能电子互相碰撞之前改变它们的方向,最终有望研制出更高效的光伏装置和能量采集设备。
MIT的物理学副教授帕布罗贾里罗-海瑞罗和同事在以往实验中曾设计过一个极薄的三明治微装置,上下两层是石墨烯,中间是一层绝缘氮化硼。通过改变电压和光照强度,他们发现,特定的电压和波长的光照能在中间层产生较强电流,这表明高能电子在上下石墨烯层之间实现了隧穿且没有损失太多能量。
研究人员发表在最近出版的《自然物理学》杂志上的论文称,他们在新研究中观察到微装置电流随着电压和光波长的改变而变化。用光照射上层石墨烯时,能在几飞秒内调节电流。施加不同的电压和不同波长的光,能引导高能电子停留在上层分散能量,或者隧穿氮化硼到达下层与其他电子碰撞分散能量。他们还根据实验结果绘制了不同电压和光波长的组合表。
通常你只能在大约1000飞秒之后开始行动,而这时超快反应已经发生过了。我们能在几飞秒内,在高能电子与其他电子互动之前,决定它们去这里还是那里。贾里罗-海瑞罗说,如果你想让电子从一层跳到另一层,但只有蓝光子,就必须用这种电压;如果有绿光子,你就有更多电压可选。研究人员指出,这种超快控制可能来源于石墨烯本身的性质。因为石墨烯是极薄的单原子层,电子不用跳得太远。哈佛大学物理学教授菲利普金说,这一成果为实现基于石墨烯结构的新型光电子与能量采集设备迈出了重要一步。

当硅或石墨烯表面受光照后,其内一些电子会激发到高能态,在几飞秒内快速完成一连串反应。而美国麻省理工学院的科研人员找到一种新方法,能在光激发电子的前几飞秒内操控石墨烯中的电子。这种超快电子控制技术能在高能电子互相碰撞之前改变它们的方向,最终有望研制出更高效的光伏装置和能量采集设备。

2011年3月出版的Physics Today 上刊登了PaulB.Corkum
教授的一篇介绍再碰撞物理学的文章.PaulB.Corkum
教授来自加拿大渥太华大学和国家研究委员会的阿秒激光科学中心.他对”再碰撞物理学”的研究对象、发展历史和未来展望做了深入浅出的描述和总结.本文以这篇文章为基础,对再碰撞物理学做一个简单的介绍.

MIT的物理学副教授帕布罗·贾里罗-海瑞罗和同事在以往实验中曾设计过一个极薄的“三明治”微装置,上下两层是石墨烯,中间是一层绝缘氮化硼。通过改变电压和光照强度,他们发现,特定的电压和波长的光照能在中间层产生较强电流,这表明高能电子在上下石墨烯层之间实现了隧穿且没有损失太多能量。

澳门银河,从1906年卢瑟福用α粒子(氦原子核)轰击云母,从而发现原子的核式结构的著名实验开始,碰撞就成为了探索物质结构的主要方案.一个世纪以来,从原子核物理到粒子物理的各种实验都主要采用这种方法,尤其是近代加速器上各种新的基本粒子的发现,都得益于物质粒子被加速后的碰撞而产生.

研究人员发表在最近出版的《自然·物理学》杂志上的论文称,他们在新研究中观察到微装置电流随着电压和光波长的改变而变化。用光照射上层石墨烯时,能在几飞秒内调节电流。施加不同的电压和不同波长的光,能引导高能电子停留在上层分散能量,或者隧穿氮化硼到达下层与其他电子碰撞分散能量。他们还根据实验结果绘制了不同电压和光波长的组合表。

在卢瑟福实验整整50年后,人类发明了激光器.从那以后,激光被发现可以通过与物质相互作用来探测,甚至操控物质粒子.光学实验的精确性,使得它在某些粒子物理问题的研究上比传统碰撞方法更有优势.

“通常你只能在大约1000飞秒之后开始行动,而这时超快反应已经发生过了。我们能在几飞秒内,在高能电子与其他电子互动之前,决定它们去这里还是那里。”贾里罗-海瑞罗说,如果你想让电子从一层跳到另一层,但只有蓝光子,就必须用这种电压;如果有绿光子,你就有更多电压可选。研究人员指出,这种超快控制可能来源于石墨烯本身的性质。因为石墨烯是极薄的单原子层,电子不用跳得太远。哈佛大学物理学教授菲利普·金说,这一成果为实现基于石墨烯结构的新型光电子与能量采集设备迈出了重要一步。

在再碰撞物理学诞生之前,光学方法和碰撞方法被认为是各自独立的发展,互不关联.但是再碰撞物理学的诞生使二者走到了一起.再碰撞物理过程是指利用激光将原子或分子中的一个电子电离,然后在激光场驱动下回头并与之前失去该电子的离子发生碰撞的物理过程.传统的碰撞物理依赖于加速器将电子等粒子加速,通过调整加速器内磁场来制造碰撞.再碰撞物理学采用激光来电离原子(或分子),再通过电离出的电子回头碰撞并融合来研究该原子(或分子)的结构.

产生再碰撞物理过程需要很强的激光(1013W/cm2),因此是强场激光物理研究的领域.一个相干的红外强激光可以让价电子的波函数产生部分电离,称为”隧穿电离”.此时电子的波函数被分为两部分:一部分是与原来的原子核组成的束缚态的波函数;另一部分是隧穿电离波包.电子再碰撞的过程,可以描述为该隧穿电离波包和束缚态的波函数的重新组合.整个再碰撞过程存在两次相干性的传递:一次是部分电离过程使得束缚态波函数的相位传递给隧穿电离波包;另一次是融合使该相位再通过电子传递给辐射出的紫外光场.通过再碰撞过程产生的信息可以用来研究原子、分子甚至固体的结构.

图1为基于再碰撞物理过程,尤其是隧穿电离波包的扫描隧道显微镜(STM)技术,它可用来探测原子或分子的结构.

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