Des physiciens de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) ont réussi à générer des impulsions électroniques contrôlées dans la gamme des attosecondes. Ils ont utilisé des ondes optiques progressives formées par des impulsions laser de différentes longueurs d'onde. Les mouvements des électrons dans les atomes ont été révélés à l'aide d'impulsions d'électrons libres attosecondes. Les découvertes des chercheurs d'Erlangen ont été publiées dans la revue acclamée Lettres d'examen physique .

Depuis plusieurs années, les scientifiques recherchent des moyens de générer des paquets d'électrons dans des délais extrêmement courts. De telles impulsions permettent de suivre des mouvements ultrarapides, par exemple, vibrations dans les réseaux atomiques, transitions de phase dans les matériaux ou liaisons moléculaires dans les réactions chimiques. "Plus le pouls est court, plus les mouvements pouvant être cartographiés sont rapides, " explique le Prof. Dr. Peter Hommelhoff, Chaire de physique des lasers à la FAU. "Toutefois, cela implique également le défi particulier de savoir comment contrôler les paquets d'électrons. » L'année dernière, Hommelhoff et son équipe ont réussi à générer des impulsions électroniques périodiques d'une durée de 1,3 femtoseconde - une femtoseconde correspond à un quadrillionième de seconde. Faire cela, ils ont dirigé un faisceau continu d'électrons sur un réseau de silicium et l'ont superposé avec le champ optique des impulsions laser.

Les chercheurs de la FAU ont fait mieux et ont généré des impulsions électroniques de 0,3 femtoseconde ou 300 attosecondes. Des lasers ont également été utilisés pour cette méthode. Premièrement, des paquets d'électrons sont émis à partir d'une source d'électrons à l'aide d'impulsions laser ultraviolettes. Ces paquets interagissent ensuite avec des ondes optiques progressives qui sont formées dans le vide par deux impulsions laser infrarouges de longueurs d'onde variables. "L'interaction pondéromotrice provoque un changement dans la densité électronique, " explique Norbert Schönenberger, chercheur à la Chaire du Pr Hommelhoff et co-auteur de l'étude. "Nous décomposons le paquet d'électrons dans une certaine mesure en paquets encore plus petits pour générer des impulsions d'électrons de l'ordre de l'attoseconde. Le retard dans l'arrivée des faisceaux laser nous permet de générer des ondes progressives spécifiques et ainsi de contrôler avec précision les trains d'impulsions. "

Cette méthode développée par les physiciens de la FAU pourrait révolutionner les expériences de diffraction électronique et de microscopie. Dans le futur, les impulsions attosecondes pourront non seulement être utilisées pour tracer les mouvements des atomes , mais aussi même pour montrer la dynamique des électrons au sein des atomes, molécules et corps solides. Les résultats ont été publiés sous le titre « Ponderomotive Generation and Detection of Attosecond Free-Electron Pulse Trains » dans la célèbre revue Lettres d'examen physique .