全息攝影術(shù)通常讓人想到藝術(shù)性的三維圖像，但它也能廣泛用于多種領(lǐng)域。據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)1月6日報道，在最新研究中，一個由荷蘭、德國和法國等多國科研人員組成的研究團(tuán)隊，通過激光驅(qū)動電子運(yùn)動，建立了原子全息圖。該技術(shù)有助于發(fā)展超快光電子能譜學(xué)，將來這種全息圖像能讓科學(xué)家以更直接的方式研究分子結(jié)構(gòu)。相關(guān)論文發(fā)表在近日出版的《科學(xué)》上。

 

“我們在實(shí)驗中證明，將一個電子從分子中電離出來，利用激光場可改變電子相對于分子的方向。”論文合著者、就職于荷蘭國家原子和分子物理研究所以及德國馬克斯·玻恩研究院的馬克·瑞金說。

 

在實(shí)驗中，研究人員向一個原子或分子發(fā)射一束致密的紅外激光，使原子或分子電離釋放出一個電子，激光場驅(qū)動自由電子在離子周圍來回做震蕩運(yùn)動。有時電子會和離子相撞，就在極短時間內(nèi)爆發(fā)出輻射能量。

 

由于電子運(yùn)動完全相干，就意味著它總是處于同樣的相位，研究人員認(rèn)為，這樣就可以利用全息技術(shù)來記錄離子和電子的信息。制作全息電子圖像的關(guān)鍵是觀察到相干波（由電子發(fā)出的波，不會影響離子）和信號波（由離子散射的波，可作為描述離子結(jié)構(gòu)的編碼信息）之間的干涉。當(dāng)儀器探測到相干波和信號波之間發(fā)生了干涉，電子和離子的編碼信息就被儲存下來，并可在未來得以再現(xiàn)。研究人員解釋說，這樣生成的圖像就是原子利用自身電子而產(chǎn)生的全息圖。

 

研究人員還通過一種理論模型來模擬這種測量，證明了全息圖能存儲電子和離子的空間及時間信息。如將來能利用這種全息結(jié)構(gòu)技術(shù)開發(fā)出一種全新的超快光電子能譜儀，科學(xué)家就能直接以阿秒（10-18秒）的時間分辨率測量電子和離子運(yùn)動，這種功能對于從最基本層面理解化學(xué)反應(yīng)非常有用，尤其是那些用其他方法很難研究的分子。