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已获金属纳米结构中的超快电子发射新数据
发布时间:2019-06-20 21:21:40 阅读:156

来源:罗巴切夫斯基大学(Lobachevsky University);中国太赫兹研发网 余郑璟博士 编译

    俄日实验的结果解释了金属纳米结构在超快激光刺激下光电效应的机理。当受到飞秒(1 fs = 10-15 s)强激光脉冲照射时,金属纳米粒子集合体能够发射短束电子。长期以来,罗巴切夫斯基大学的科学家们一直在研究等离子体效应——纳米粒子中集体电子振荡光如何激发,以及光场放大与纳米粒子附近的振荡如何息息相关,这些在整个过程举足轻重。正是因为光场等离子体的放大,才提供了金属中形成光电效应的前提。

    等离子体纳米结构的实际应用前景与使用超快光电阴极来创建高亮度连续x射线脉冲源和生产高瞬时分辨率显微镜息息相关。

    金属纳米粒子中的电子光电效应是伴随着太赫兹辐射的发射而产生(太赫兹辐射的电磁波范围介于光波和微波之间),由此可见,太赫兹辐射可能成为研究光发效应的工具。

    “太赫兹辐射的强度与激光脉冲的强度呈非线性关系,并呈现出高次非线性的非线性。(在不同验中数值范围从3到6)。尽管光电子产生太赫兹辐射的机制目前还没有完全理解,但我们仍相信,可以用电子发射的多光子特性质来解释高次非线性,也就是说,只需要几个激光光子就可产生能量向电子的转移,从而完成从金属中释放出电子的工作。” 罗巴切夫斯基大学普通物理系主任迈克尔•巴科诺夫解释道。

    为了验证多光子光电效应机制的假说,罗巴切夫斯基大学的科学家们和日本信州大学、大阪大学和东京理工学院的同事们一起进行了一项实验。在实验中,他们采用不同波长——从600纳米到1500纳米的强大超短光脉冲去辐射相同的金属纳米结构,一排黄金纳米棒(“黄金纳米森林”)。

    实验的结果却令人吃惊。尽管量子的能量相差超过2倍,但对于波长从720到1500纳米的波长,非线性的阶数几乎是相同的(4.5-4.8),而对于波长为600纳米(量子能量最高)的波长,非线性的阶数甚至更高(6.6)。

    “这些结果推翻了电子多光子发射的假设。同时,实验结果与隧穿发射机理完全一致,即等离子体增强光场会使电子从金属中逃逸,”迈克尔•巴科诺夫总结道。

    俄罗斯和日本科学家这一研究成果发表在了著名的科学期刊《科学报告》上。

 
 

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