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Des chercheurs du Laboratoire de physique attoseconde du LMU et de l'Institut Max Planck d'optique quantique ont mis au point un microscope qui suit le mouvement des électrons.
Le mouvement des électrons se déroule sur des échelles de temps allant de quelques femtosecondes à quelques attosecondes. Cela les rend imperceptibles à l'œil humain. Maintenant, chercheurs du Laboratoire de Physique Attoseconde (LAP) du LMU et du Max Planck Institute for Quantum Optics (MPQ) à Garching, Allemagne, ont collaboré avec le Joint Attosecond Laboratory (JASLab) à Ottawa, Canada, développer un microscope qui visualise les mouvements des électrons. En utilisant leur méthode à base de laser, les scientifiques sont désormais capables de filmer ce qui se passe à l'intérieur des atomes ou des molécules, lorsque leurs électrons sont excités par la lumière.
"Le principal défi dans la visualisation des électrons est leur vitesse, " explique le Dr Matthias Kübel, ancien membre de l'équipe du professeur Matthias Kling au LMU. "Afin de suivre leur mouvement, nous devons le congeler à intervalles très courts, comme avec une caméra haute vitesse. Nous l'avons fait en utilisant des impulsions laser qui ont duré moins de cinq femtosecondes, " ajoute-t-il. Les chercheurs ont appliqué des impulsions laser femtosecondes à des atomes d'argon, modifiant ainsi le comportement de leurs électrons. "Il a fallu moins de 12 femtosecondes pour que la distribution des électrons passe de la forme initiale de beignet à une forme de cacahuète, " dit Kübel. " Alors que le mouvement des électrons est extrêmement rapide, c'est récurrent, nous permettant de contrôler la reproductibilité de notre méthode."
La distribution des électrons à l'intérieur d'un ion argon passe d'une forme de beignet à une forme d'arachide en 23 femtosecondes. Crédit :Zack Dubé
À l'aide de leur microscope, les scientifiques ont montré comment les électrons sont distribués au sein d'un ion argon, et comment leur configuration change avec le temps. Cela a été accompli en dirigeant deux autres impulsions laser sur les ions d'argon excités générés par la première. Conformément à la mécanique quantique, ces impulsions laser créent une réplique du nuage d'électrons à l'intérieur des ions argon. Cette réplique est imagée sur un détecteur d'électrons spécialisé. Les images individuelles sont ensuite compilées par un ordinateur pour récupérer un film du mouvement des électrons. "Cela nous permet de regarder ce qui se passe dans les atomes ou les molécules immédiatement après qu'ils aient interagi avec la lumière, " dit Kübel. (LAP/LMU)
