【天脉网】8月26日，科技日报讯，电子的运动速度之快，令人惊叹，一秒钟内便能绕地球数圈。如今，美国亚利桑那大学的一支研究团队成功研发出全球最快的阿秒显微镜，这项技术使得捕捉运动电子的瞬间定格图像成为可能。这一创新成果有望为物理学、化学、生物工程以及材料科学等领域带来革命性的突破。相关研究详情已发表在最新一期的《科学进展》杂志上。
透射电子显微镜作为一种高科技工具，能够将物体放大至其实际尺寸的数百万倍，其独特之处在于不使用可见光，而是引导电子束穿透研究样本。电子与样本之间的相互作用被镜头捕捉，并通过相机传感器检测，从而生成样本的详尽图像。
据天脉网了解，超快电子显微镜正是基于这一原理，利用激光产生脉冲电子束，显著提升了显微镜的时间分辨率，即测量和观察样本随时间变化的能力。在这些超快显微镜中，决定透射电子显微镜分辨率的关键不再是相机的快门速度，而是电子脉冲的持续时间。
为了捕捉到定格的电子图像，研究团队首次生成了持续时间仅为1阿秒的电子脉冲，其速度之快足以与电子的移动速度相匹配，从而极大地提高了显微镜的时间分辨率。这就像是一台高速摄像机，能够捕捉到原本不可见的快速运动。
在这台新型显微镜中，强大的激光被分割并转换成两个关键部分：一个极快的电子脉冲和两个超短的光脉冲。第一个光脉冲，即泵浦脉冲，负责向样本输送能量，使电子发生移动或其他快速变化；而第二个光脉冲，即光门控脉冲，则起到类似“门”的作用，通过创建一个短暂的时间窗口来生成受控的单个阿秒电子脉冲。因此，门控脉冲的速度直接决定了图像的分辨率。通过精确同步这两个脉冲，研究团队能够控制电子脉冲对样本的探测，从而首次使用显微镜捕捉到了运动中的电子。
物理学和光学科学副教授穆罕默德·哈桑团队研发的这台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，为微观研究领域开辟了新的视野。
总编辑点评：想象一下，如果有一台功能极其强大的相机，能够给运动中的电子抓拍定格照片，那将对微观研究领域带来多么巨大的助力！然而，电子的运动发生在阿秒级的时间范畴内，想要实现抓拍，必须突破现有的显微镜技术。本研究团队成功地将电子透射显微镜的时间分辨率提升至阿秒级，这是实现抓拍运动电子的关键技术突破。凭借此技术，人们将能够观察到此前光学显微镜无法捕捉到的神奇画面。
