金属电子释放实现阿秒范围测控，或将电子电路速度加快100万倍

光电效应。图片来源：“科学和数学空间”网站

据《自然》杂志26日报道，德国埃尔朗根—纽伦堡大学、罗斯托克大学和康斯坦茨大学的物理学家证明：通过叠加两个不同强度和频率的激光场，可以测量金属的电子释放并将其精确控制到几阿秒。这些发现可能会带来新的量子力学见解，并使电子电路的运行速度比现在的快100万倍。

激光技术的发展为光电效应的研究带来新动力。此前，科学家们只能在阿秒范围内确定气体中激光诱导的电子动力学。现在，研究团队首次实现在固体上测量和控制阿秒范围内金属的电子释放。

研究团队使用了一种特殊的策略：不仅使用强激光脉冲，将电子释放到钨尖端，还使用了频率为两倍的较弱激光。研究人员解释说，原则上，在非常强的激光下，电子的释放不再受单个光子控制，而是被激光电场控制。然后，电子通过金属界面进入真空。通过故意叠加这两种光波，物理学家可控制激光场的形状和强度，从而也可控制电子的释放。

在实验中，研究人员能够确定电子流的持续时间为30阿秒。这种对释放时间窗口的超精确限制也可推进基础研究和应用相关研究。两个激光脉冲的相移使科学家能更深入地了解隧道过程以及激光场中电子的后续运动。这使科学家对固态金属的电子释放和所使用的光场的量子力学有了新见解。

研究人员表示，在可预见的将来，将测试装置的组件（光源、金属针尖、电子探测器）集成到一个微芯片中是可能的。这样，带宽高达帕赫兹范围的复杂电路或可实现，运行速度将比目前电子电路快近100万倍。