量子物理学：量子流体对溶解粒子光激发的反应

在他的研究中，格拉茨科技大学实验物理研究所(TU Graz)的副教授Markus Koch专注于分子和星团的过程，这些过程发生在皮秒(10 ^ -12秒)和飞秒的时间尺度上( 10 ^ -15秒)。现在，科赫和他的团队在全新的分子系统研究方面取得了突破。借助飞秒光谱技术，可以以时间分辨的方式测量超快过程，格拉茨研究人员能够在内部原子光激发后，精确描述大约5纳米大小的超流氦液滴中的过程。基础研究的这一里程碑对原子和分子的实验研究产生了影响。Markus Koch解释了开创性的方法：“我们的研究所，由沃尔夫冈·恩斯特(Wolfgang Ernst)领导，在纳米级量子流体中生产和研究新型系统和团簇方面具有悠久的传统。我们现在将这种专业知识与飞秒光谱学结合起来。这使我们能够观察和测量由实时光激发触发的过程并描述它们的动态。我们是第一个观察到这一点的研究小组。“研究结果刚刚发表在自然通讯。

一种富有最高级的技术

为了研究这一基本过程，该过程发生在超过一万亿分之一秒的超短时间尺度上，由Markus Koch领导的团队应用飞秒光谱学。飞秒泵浦探针方法提供原子运动的快照。对于实验，将单个铟原子引入微小的氦液滴中。铟原子通过短脉冲进行泵浦激发，随后将能量传递给周围的氦气，氦气一起开始振荡。延时的第二次闪光然后探测系统以观察动态。实验物理研究所的博士生伯恩哈德·泰勒(Bernhard Thaler)主要参与了这项开创性的研究，他解释了所发生的事情：“当我们将氦原子内的原子光激发时，它的电子壳膨胀，包络气泡在刺激后在皮秒内增加。我们进一步观察到铟原子在约50至60皮秒后从液滴中喷出。我们能够通过飞秒实验首次获得这种机械洞察力。“一个以最高级为特征的过程：飞秒时间尺度内的超快速运动，纳米级氦液滴(不到头发直径的千分之一)，在绝对零度以上0.4开尔文的超低温度下，该团队能够使用仿真软件非常清楚地说明这一过程。

从概念证明到复杂分子的应用

凭借这项研究成功，Markus Koch和他的团队成功地证明了可以观察和模拟超流氦液滴内的颗粒的超快，电子和核动力学。在此研究成功之后，Markus Koch已经开始展望未来。“今天，我们仍在试验单个原子，”科赫说，“但是在这个概念证明之后，我们正朝着应用氦纳米粒子的方向迈进，研究以前未知或脆弱的技术或生物相关分子系统的动力学。 “