När du talar mjukt i ett av gallerierna i St Paul's Cathedral, ljudet går så lätt runt kupolen att besökare var som helst i dess omkrets kan höra det. Detta slående fenomen har kallats effekten 'viskande galleri', och varianter av den förekommer i många scenarier där en våg kan färdas nästan perfekt runt en struktur. Forskare från universitetet i Göttingen har nu utnyttjat effekten av att styra strålen i ett elektronmikroskop med ljus. Resultaten publicerades i Natur .

I deras experiment, teamet av Dr Ofer Kfir och professor Claus Ropers upplyste små glasfärer med en laser, fånga ljus i ett så kallat 'optiskt viskande galleri-läge'. Liknar akustikexemplet, ljusvågen färdas runt i dessa sfärer nästan utan dämpning. I deras elektronmikroskop, forskarna passerade sedan en elektronstråle nära kanten av sfären. Genom att mäta fördelningen av elektronhastigheter, de upptäckte att elektronerna och ljusfältet hade utbytt stora mängder energi.

Enligt första författaren Kfir, styrkan i interaktionen härrör från två bidrag:"För det första, den viskande gallerieffekten gör att vi kan lagra ljus och använda tiden för att bygga upp en starkare våg. Andra, elektronerna går med samma hastighet som ljusvågen på glaskulan. "Han förklarar:" Tänk på en surfare som matchar vågens hastighet för att bäst använda sin energi. "I studien, fysikerna observerade att enskilda elektroner hade plockat upp eller gett bort energin från hundratals fotoner, de elementära partiklarna i ljusfältet.

Förutom det grundläggande intresset för detta fenomen, forskarna tror att deras resultat har stor framtida relevans. "Vi undersöker hur ljus kan lägga till funktionalitet till elektronmikroskopi, "säger Ropers från fysiska fakulteten, teamets ledare och direktör vid Max Planck Institute for Biophysical Chemistry. "Vi kan nu använda ljus för att styra elektronstrålen i rymden och tiden. Att förbättra kopplingen av fria elektroner och fotoner kan så småningom leda till helt nya kvanttekniker för nanoskalning och mikroskopi. Vi är övertygade om att det nuvarande arbetet är ett viktigt steg åt detta håll. "