Forscher der UC San Diego haben am 19. Februar 2025 die ultraschnelle Vortex-Elektronenbeugung vorgestellt, eine Methode zur Visualisierung der Elektronenbewegung in Molekülen auf Attosekunden-Zeitskalen. Diese Innovation überwindet die Herausforderung, die schnellen Schwingungen von Elektronen um den Atomkern zu beobachten.
Die Technik verwendet einen spiralförmigen Elektronenstrahl zur präzisen Verfolgung der Elektronenbewegung in Raum und Zeit. Sie weist eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber elektronischer Kohärenz auf, bei der sich Elektronen synchron bewegen. Die Isolierung dieser kohärenten Dynamiken ermöglicht eine tiefere Untersuchung von Quantenprozessen wie Energietransfer und Elektronenverhalten in fortschrittlichen Materialien.
Die von Haowei Wu und Haiwang Yong geleitete Forschung, die in Physical Review Letters veröffentlicht wurde, wurde von der W. M. Keck Foundation unterstützt. Yong betont, dass die Empfindlichkeit dieser Methode gegenüber elektronischen Kohärenzen Möglichkeiten zur Visualisierung ultraschneller Quantenphänomene eröffnet und potenziell die Kontrolle chemischer Reaktionen auf fundamentaler Ebene ermöglicht. Dieser Durchbruch verspricht Fortschritte in der Katalyse, Materialwissenschaft und Nanotechnologie durch die Manipulation der Elektronendynamik.
Die ultraschnelle Vortex-Elektronenbeugung ermöglicht die Beobachtung dynamischer Prozesse in Echtzeit und transformiert Ansätze in der Quantenmechanik und Materialwissenschaft. Dieser Fortschritt ebnet den Weg für Innovationen im Quantencomputing und energieeffizienten Materialien durch die Visualisierung und Manipulation des Elektronenverhaltens.