一种形象化价电子的方法

为了理解和优化反应，化学家们希望能够精确地看到价电子的去向。但这将需要一种具有皮米级空间分辨率的成像技术，阿秒(10^-18年S)尺度时间分辨率和对单个电荷的灵敏度。目前没有一种技术能够提供所有这些功能。然而，中国的物理学家已经计算出强场光电子全息术——用于获得电子结构的静态信息——可能能够为科学家提供这种类型的动态信息。

在强场光电子全息术中，强大的电磁脉冲使样品电离。一些电子逃离了样品，直接被检测到，而另一些电子则被振荡电磁场拉回来，在最终逃到探测器之前进行第二次飞行。这些“直接”电子和“重新散射”电子之间的干涉模式可以揭示分子电子结构的信息。研究人员最近表明，随着时间的推移，状态的干涉模式在阿秒时间尺度上发生了变化，但没有关于如何提取电子动力学有用信息的数学细节。

在最近的进展中，研究人员在华中科技大学解决了一个电子在H的基态和第一激发态的演化叠加中的随时间变化的Schrödinger方程₂⁺离子，以显示这种演变将如何从变化的衍射模式检测。监测这样简单的系统用处有限，但研究人员认为，即使不知道所涉及的确切电子状态，也应该有可能从干扰模式中提取阿秒级的电荷迁移。这将使该技术适用于复杂的多电子分子。

“人们可以得到这些光电子动量分布，”解释道Yueming周但人们不知道什么类型的信息被编码，以及如何提取这些信息。我们已经揭示了潜在的物理现象。研究人员现在打算对复杂分子进行更详细的理论模拟，并最终进行实验测试。

阿托秒物理学家马丁·舒尔茨德国加兴马克斯·普朗克量子光学研究所的科学家们对此印象深刻。他说，直接和再散射波包编码电子的结构和一些动力学信息的想法“已经在该领域被理解了多年，他们引用的一些论文甚至明确地使用这种方法来获得有关结构和动力学的信息”。

他说:“如果你做一个实验，测量所有外向光电子的全部动量分布，他们提出了一种非常聪明的方法来分析你的实验数据，并得出光电发射时刻分子的结构和动力学的结论。”“这是非常可信的，但是否能通过实验得到证实仍然是一个悬而未决的问题。”