NIR femtosekundspuls (pumppuls) inducerar elektronoscillationen, som övervakas av den extrema ultravioletta IAP (probe pulse) baserat på den transienta absorptionsspektroskopin. Kredit:Nippon Telegraph and Telephone (NTT)
Samarbetande forskargrupp med prof. Jun Takeda och biträdande prof. Ikufumi Katayama i laboratoriet vid Yokohama National University (YNU) och Nippon Telegraph and Telephone (NTT) har rapporterat petahertz-elektronoscillation. De periodiska elektronoscillationerna på 667-383 attosekunder (10 -18 av en sekund) är det snabbaste som någonsin har uppmätts i direkt tidsberoende spektroskopi i material i fast tillstånd.
Eftersom höghastighetsslutarkameror fångar rörelsen hos objekt som rör sig snabbt, forskare använder i allmänhet laserliknande ögonblickligt stroboskopljus för att observera den ultrasnabba rörelsen hos en elektron som ligger bakom ett fysiskt fenomen. Ju kortare pulslängd, desto snabbare kan elektronoscillationen observeras. Frekvensen av ljusvågsfältet i det synliga och ultravioletta området kan nå petahertz-domänen (10 15 av en hertz), vilket innebär att oscillationsperiodiciteten kan uppnå attosekundhastighet (10 -18 en sekund).
I tidigare studier, NTT-forskare genererade en isolerad attosecond puls (IAP) och övervakade elektronoscillationen med 1,2-PHz frekvens med hjälp av galliumnitrid (GaN) halvledare. Nästa utmaningar var observationen av snabbare elektronoscillation i den kromdopade safiren (Cr:Al 2 O 3 ) isolator och karakteriseringen av den ultrasnabba elektronavfasningen.
Pappret, publiceras i tidskriften Naturkommunikation , rapporterar en framgångsrik observation av de nära-infraröda (NIR) pulsinducerade multipla elektroniska dipolsvängningarna i Cr:Al 2 O 3 fast tillståndsmaterial. Mätningen realiseras av den extremt korta IAP och användningen av stabil pump (NIR puls) och sond (IAP) system (timing jitter på ~23 as). De karakteriserade elektronoscillationerna är de snabbaste som någonsin har uppmätts i den direkta tidsberoende spektroskopin. Dessutom, de individuella avfasningstiderna i den Cr-donatorliknande mellannivån och Al 2 O 3 CB-tillstånd avslöjas.
Dr Hiroki Mashiko, en NTT-forskare, sa, "Vi skapade det robusta pump-sondsystemet med en extremt kort isolerad attosekundspuls, vilket ledde till observationen av den snabbaste elektronoscillationen i fast tillståndsmaterial i nedtecknad historia. Fördelarna med denna studie är direkt relaterade till kontrollen av olika optiska fenomen genom den dielektriska polarisationen, och resultaten kommer att hjälpa utvecklingen av framtida elektroniska och fotoniska enheter."
