迄今最短電子脈衝持續時間僅53阿秒。圖片來源：英國《新科學家》雜誌網站

科技日報記者 劉霞

英國《自然》雜誌網站近日報道，德國科學家已創造出迄今最短的電子短脈衝，其持續時間僅為53阿秒，速度之快足以讓顯微鏡捕捉到電子在原子間跳躍的影象。研究團隊表示，最新突破有望催生更精確的電子顯微鏡，在原子尺度上捕捉清晰的影象，還可加快計算機晶片中資料的傳輸速度。

電子脈衝用於表示計算機內部的資料或被電子顯微鏡用於捕捉影象，脈衝越短，資訊被傳輸的速度越快，研究人員一直致力於盡可能縮短電子脈衝的持續時長。

普通電路內的電場產生的電子脈衝受限於電子在物質內振盪的頻率。一個電子脈衝至少需要持續半個振盪週期，因為正是這種振盪週期為電子產生了“推動力”。而光能以更高頻率振盪，因此研究人員一直嘗試使用短脈衝光來觸發電子脈衝。

2016年，研究團隊創造了持續時間僅為380阿秒的可見光閃爍。藉助同樣的技術，該團隊聚焦鐳射，從鎢針尖端剝落電子並將其打到真空中，獲得了持續時間僅53阿秒的電子脈衝。

研究人員表示，他們探測到的53阿秒電子脈衝甚至比引發它的光脈衝還要短。根據玻爾的氫原子模型，這一持續時間僅為氫原子中電子繞其原子核執行一週所需時間的1/5。

如此短的電子脈衝可使電子顯微鏡及時聚焦於較短的切片上，類似於降低相機的快門速度，從而更清晰地揭示粒子的運動。研究人員稱，如果利用此次獲得的阿秒電子脈衝建立電子顯微鏡，不僅有足夠的解析度來觀察運動中的原子，甚至可看到電子在這些原子之間是如何跳躍的。