Предложенная методика основывается на так называемой «четырехмерной микроскопии», возможности которой ученые, возглавляемые лауреатом Нобелевской премии по химии Ахмедом Зевейлом (Ahmed Zewail), продемонстрировали в прошлом году. Суть «четырехмерной микроскопии» сводится к облучению образцов короткими (фемтосекундного диапазона) электронными импульсами и наблюдению дифракционной картины, зарегистрированной детектором. Четкость изображения обеспечивается низкой длительностью импульсов: за столь короткое время атомы образца, предварительного «подогретого» с помощью лазера, просто не успевают сдвинуться на значительное расстояние. Варьируя величину временного интервала, который отделяет включение лазера от момента подачи электронного импульса, можно получить целый набор изображений и проследить за перемещениями атомов.

Новая технология расширяет область применения «четырехмерной микроскопии». Авторы воспользовались тем, что при облучении определенных материалов фотонами происходит образование так называемого исчезающего поля (evanescent field), которое сохраняется на несколько десятков или сотен фемтосекунд. В своих экспериментах они облучали углеродные нанотрубки и серебряные нанопровода короткими лазерными импульсами, после чего направляли на образцы пучки электронов с энергией 200 кэВ. Влияние исчезающего поля проявлялось в увеличении энергии электронов на некоторую квантованную величину (на 2,4, 4,8, 7,2 эВ и так далее); в то же время энергия частиц могла остаться на прежнем уровне.

В результате ученые получили возможность одновременно наблюдать исчезающее поле, признаком которого служили электроны с повышенной энергией, и наноструктуры. «Этот результат интересен с точки зрения фундаментальной физики, — комментирует г-н Зевейл. — Мы, можно сказать, получили «изображение» фотонов с помощью электронов».

Полная версия отчета исследователей опубликована в журнале Nature.

Подготовлено по материалам Калифорнийского технологического института.