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在时空重叠的光脉冲X射线闪光一个非常快MBI

飞秒X射线团队(项目3.3)施加一个强大的光场绝缘体晶体和映射的现实空间中的电子分布与X射线观察到一个非常快速的相邻原子之间的电子转移。

2012年6月20日, 当你第一次了解电流,任何物质,尤其是固体,被分类为金属或绝缘体。当电池被安装到一块金属,电子飞越了从负极到正极端子,即,由电压引起的电流。与此相反,施加相同的电池一块绝缘材料1,观察电流基本上为零。因此,人们可能会问,是否在所有移动电子在绝缘体,当暴露在强电场(电压)。而且,如果它们移动的速度有多快和多远,他们得到什么? 要回答这个根本性的问题,需要材料中电子的位置测量精度为0.1纳米(0.1纳米= 10 -10米的顺序) ,大致对应于相邻原子之间的距离。这是可能的,由成像材料用X-射线被散射的电子,并提供它们的空间安排。此外,需要足够高,以将电子相差的原子,它们结合最初施加电场。如此高的领域,可以提供很短的时间间隔为50 fs(10 -15)由一个强大的光脉冲发送到材料。在本期的“物理评论快报”(PRL 109,147402,2012),约翰内斯Stingl,弗拉维奥Zamponi,本杰明弗赖耶,迈克尔·韦尔纳,托马斯埃尔泽塞尔和Andreas Borgschulte的报告先在原位X射线成像电子和原子的运动诱发一个强大的光场。使用LiBH 4离子的原型材料,他们已经确定了时间依赖的“电子地图”从X射线拍摄的快照长100 fs的硬X射线闪烁。以在不同的时间期间和之后的光脉冲,提供电场的X-射线快照创建一个分子的电子和原子运动的电影。

 


这是一个很大的惊喜,在时空重叠的光脉冲X射MBI线闪光一个非常快速的转移到邻近的锂离子电子BH 4 -发生在一个距离为0.25 nm 的研究人员。由于光脉冲的电场改变方向每隔1.3 fs的,被驱动的电子在两个站点之间来回=300.000公里/ s)的,具有极高的光的速度(约1%的速度。光脉冲后,BH4-离子和原来的电子分布的电子返回到被恢复。除了 ​​这种准瞬时可逆电子转移不存在宏观的电流,即,该材料的行为作为绝缘体。伸长率大,使相邻站点之间的电子使用LiBH 4的光学性质,所谓的光偏振巨大贡献。极化电子地图方面的定量分析可以识别的电子传递强烈的光偏振的主要来源,已观察到全光实验,并显示明显的非线性光学领域高。除了 ​​基本的电学和光学性能的绝缘体的新的洞察,本实验表明应用LiBH4和类似离子绝缘子的互相关超短光脉冲硬X射线脉冲的时间结构特征www.hiszyz.com

电影: 所附的卡通 LiBH 4 晶体中的相邻原子之间的电子的运动。MBI在上面板中红色曲线显示了作为时间的函数的激光脉冲的电场。的运动的蓝色圆圈表示在下部面板上对应的帧中的电场的强度和方向。后者示意性地示出的LiBH 4 晶体的晶胞中的电子密度。如果没有电场的激光的BH 4 - 阴离子(较亮的点)上的电子密度远高于上的Li +阳离子(暗点)。在激光脉冲的激光振荡电场导致强的电子的BH 4之间的电流-黎+ 单位的强度发生的箭头所指示的。

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