광자 유도 근장 전자 현미경법

Photon-Induced Near-field Electron Microscopy

광자 유도 근접장 전자 현미경(PINEM)은 초고속 전송 전자 현미경 기술의 변형으로 표면 또는 나노 [1]구조의 존재 하에서 전자와 광자 사이의 비탄성 결합에 기초합니다.전자현미경에서 [2][3]시간변화 나노 크기의 전자기장을 조사할 수 있는 방법이다.

가시광선의 경우 에너지와 운동량을 동시에 보존할 수 없기 때문에 전자와 빛의 비탄성 결합, 즉 광자의 직접 흡수 또는 방출은 자유 공간(진공)에서 금지된다.이러한 제약은 표면이나 나노구조에서 빛이 반사되거나 산란되어 광자 운동량이 넓어질 때 회피될 수 있다.이 과정은 광범위한 운동량 분포를 가진 순간적으로 제한된 근접장을 발생시켜 나노 결합 공간에서 높은 강도에 도달하여 전자-광 커플링의 단면을 증가시킨다.

이론적으로 현상에 대한 분석적 설명은 Park 등,[4] Garcia de Abajo [5]등 및 Feist [6]등에 의해 제공되었다.이 작품들에서 저자들은 전자-광 상호 작용의 강도가 전자 전파 방향을 따른 전계 투영에 대한 선형 결합에 의존한다는 것을 증명했다.특히, Feist [6]등은 상호작용 과정이 전자파 패킷의 일관된 스펙트럼 재분포를 초래하고, 상태가 광자 에너지에 의해 분리된 다단계 양자 사다리의 라비 진동을 발생시킨다는 것을 실험적으로 증명했다.

특히 광자학 응용에 호소하는 것은 이러한 비탄성 산란 프로세스를 받는 전자의 스펙트럼, 공간 및 운동량 분포가 전자-광 커플링을 매개하는 근거리 분포와 엄격히 상관관계가 있다는 사실이다.후자는 초고속 전자현미경법으로 시공간 지도를 제작할 수 있어 나노구조 [7][8][9]안팎의 나노크기장을 펨토초 단위로 촬영할 수 있다.

더욱 흥미로운 것은 PINEM 방법이 적절히 준비된 전자계 구성을 사용하여 전자빔의 파동 특성을 동적으로 조작하기 위해서도 사용될 수 있다는 점이다.이와 같이 전자빔의 진폭과 위상을 세로방향과 가로방향 [6][10][11][12][13][14][15]양쪽에서 일관성 있게 변조할 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Barwick, Brett; Flannigan, David J.; Zewail, Ahmed H. (December 2009). "Photon-induced near-field electron microscopy". Nature. 462 (7275): 902–906. doi:10.1038/nature08662. eISSN 1476-4687. ISSN 0028-0836. PMID 20016598. S2CID 4423704.
  2. ^ Piazza, L; Lummen, T.T.A.; Quiñonez, E; Murooka, Y; Reed, B.W.; Barwick, B; Carbone, F (2 March 2015). "Simultaneous observation of the quantization and the interference pattern of a plasmonic near-field". Nature Communications. 6 (1): 6407. doi:10.1038/ncomms7407. eISSN 2041-1723. PMC 4366487. PMID 25728197.
  3. ^ Barwick, Brett; Zewail, Ahmed H. (2015-10-21). "Photonics and Plasmonics in 4D Ultrafast Electron Microscopy". ACS Photonics. 2 (10): 1391–1402. doi:10.1021/acsphotonics.5b00427. ISSN 2330-4022.
  4. ^ S. T. Park; M. Lin; A. H. Zewail (December 2010). "Photon-induced near-field electron microscopy (PINEM): theoretical and experimental". New Journal of Physics. 12 (12): 123028. doi:10.1088/1367-2630/12/12/123028. S2CID 9985483.
  5. ^ F. J. García de Abajo; A. Asenjo-Garcia; M. Kociak (April 2010). "Multiphoton Absorption and Emission by Interaction of Swift Electrons with Evanescent Light Fields". Nano Letters. 10 (5): 1859–1863. doi:10.1021/nl100613s. PMID 20415459.
  6. ^ a b c A. Feist; K. E. Echternkamp; J. Schauss; S. V. Yalunin; S. Schäfer; C. Ropers (May 2015). "Quantum coherent optical phase modulation in an ultrafast transmission electron microscope". Nature. 521 (7551): 200–203. doi:10.1038/nature14463. PMID 25971512. S2CID 4447578.
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  14. ^ K. E. Echternkamp; A. Feist; S. Schäfer; C. Ropers (August 2016). "Ramsey-type phase control of free-electron beams". Nature Physics. 12 (11): 1000–1004. arXiv:1605.00534. doi:10.1038/NPHYS3844. S2CID 119214197.
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