科技日報柏林9月2日電(記者 李山)近日，德國基爾大學(xué)發(fā)布公告稱，該校實(shí)驗和應(yīng)用物理研究所(IEAP)的納希德·塔勒比教授成功開發(fā)出一種新方法，可以盡可能精確地描述電子與光之間的相互作用。這一理論模型將有助于開發(fā)新的光譜干涉儀。相關(guān)研究發(fā)表在《物理評論快報》上。

　　超快電子顯微鏡能以飛秒的時間分辨率研究樣品的動力學(xué)，加上先進(jìn)光譜技術(shù)，現(xiàn)在不僅可以研究樣品的原子和電子結(jié)構(gòu)，還可以研究其光子激發(fā)，如等離激元極化子。然而，這種電子與光相互作用的模擬計算量非常大，只能用高性能計算機(jī)來進(jìn)行，而且通常使用絕熱近似和一維電子模型，這意味著忽略了電子反沖和幅度調(diào)制。

　　現(xiàn)在，納米光學(xué)和模擬專家納希德·塔勒比教授發(fā)明了一種新的工具箱，將麥克斯韋和薛定鄂方程組合在一個與時間有關(guān)的循環(huán)中，以完全模擬第一性原理的相互作用。這種模擬首次在理論上精確描述了超快速過程，并在不使用絕熱近似的情況下將電子與光相互作用實(shí)時地顯示為圖像。

　　由此，研究團(tuán)隊可以在絕熱近似之外模擬電子與光相互作用，能夠模擬當(dāng)電子接近由激光激發(fā)的金納米結(jié)構(gòu)時發(fā)生的情況。模擬顯示了相互作用時，電子的能量、動量以及總體上電子波包的形狀是如何變化的。以這種方式，捕獲了由單光子和雙光子過程引起的相互作用的全部動力學(xué)。模擬中，還可以觀察到明顯的衍射圖樣，該衍射圖樣是基于卡皮查—狄拉克效應(yīng)(KDE)的電子和光子之間的強(qiáng)相互作用。這種衍射圖樣具有廣闊的應(yīng)用前景，可以揭示固態(tài)和分子系統(tǒng)的載流子動力學(xué)。

　　塔勒比教授說：“我們的工具箱可用于對理論發(fā)展中的許多近似進(jìn)行基準(zhǔn)測試，包括精確近似，忽略反沖力和忽略雙光子過程�！北M管已經(jīng)朝絕熱近似以外的方向邁出了一大步，塔勒比教授認(rèn)為她們的研究仍有進(jìn)一步發(fā)展的空間。她計劃與團(tuán)隊一起研究三維麥克斯韋—狄拉克( Maxwell-Dirac)模擬域，并更好地了解電子相互作用。此外，利用其理論模型得出的見解，塔勒比教授希望開發(fā)一種新的光譜干涉技術(shù)，能在掃描電子顯微鏡中檢索和控制光譜相位。