新的桌面技术探讨了最外层的电子的原子深处固体

它可能是不明智判断一本书的封面，但你能告诉了很多关于从其原子的最外层电子材料。

这些最外层的电子，称为价电子，都是最重要的球员，在形成化学键实际上定义固体 — — 电气、 热、 导电，几乎每个属性”说:”尚布 · 吉米雷，能源署 SLAC 国家加速器实验室副研究员。

在 SLAC 的实验，通过氧化镁晶体闪烁的光强激光 （红色） 激动氧原子的最外层”价”电子它内心深处。当这些电子碰撞相邻原子时，碰撞产生光的多更高的能量和较短的波长 （蓝色） 通过一个称为高次谐波的产生过程。旋转的水晶和分析所产生的光透露相邻原子价电子的密度是不可以直接见过。(图像︰ SLAC 国家加速器实验室)

现在吉米雷和脉冲斯坦福研究所的两位同事发明了一个新的方式来探测原子的价电子内心深处一结晶固体。

在报告中自然物理 （”各向异性高次谐波产生在大块晶体”），他们描述使用激光光激发一些个价电子，引导他们围绕在水晶里面，他们反弹其他原子。这产生高能的光是肉眼看不到我们，但执行线索，这种材料的原子结构和功能。

“这将改变世界的成像的晶态固体内部，”吉米雷说，”像扫描隧道显微镜，扫描隧道显微镜，更改或表面的原子尺度成像。

通过氧化镁晶体闪烁的光强激光 （红色） 兴奋氧原子最外层的价电子它内心深处

看看在固体中的原子新途径

STM 发明于 80 年代初，是一个革命性的方法，让科学家能够做出单个原子的第一图像和他们的债券。它荣获 1986年诺贝尔物理学奖。

但是 STM 感觉从只顶两层或三层材料中的原子价电子。那些电子流入仪器的提示创建一个电流，使它能够衡量尖端和表面，追踪原子的伸出的颠簸和它们之间的山谷之间的距离。这创建原子的图像，并产生别在一起的债券有关的信息。

现在的新技术将给科学家们相同的访问级别价电子内心深处的固体。

实验，通过脉冲博士后研究员永唱你，参与的氧化镁或镁，用来生产水泥，常见的矿物晶体在 SLAC 激光实验室进行维护图书馆书籍和清理污染的土壤，在一堆其他的事情。

这些晶体也有能力改变入射激光光波长更短和更高的能量 — — 如同按下的一根吉他弦产生更高的注意 — — 通过这个过程被称为高次谐波的产生，或高次谐波。

转向电子产生光

在这种情况下，科学家们仔细调整传入的红外激光束所以它会激发在水晶的氧原子的价电子。这些电子振荡，像吉他弦，和在极端的紫外线范围 — — 通过高次谐波产生更短的波长 — — 的光。

但当他们调整偏振激光束引导激发的电子沿不同的轨迹，在水晶里面，他们发现，高次谐波只发生一个电子击中一个相邻的原子，是效率最高时击中原子死中心。进一步，出来 — — 这 13 至 21 倍短比进去的光 — — 谐波产生的光的波长透露相邻原子的价电子的密度，甚至是否有人的氧气或镁原子与原子的大小。

研究的共同作者大卫李嘉欣，脉冲 SLAC 和斯坦福和副所长副教授说:”难到与目前的方法测量电子电荷密度，通常使用 x 射线或电子束的衍射，价电子在家里”。”所以证明我们可以做到与原子尺度敏感性桌面激光实验中是一个重要的里程碑”。

艾伦炸，在 SLAC 的直线加速器 x 射线相干光源激光，激光科技司司长并没有参与实验，但提供获得的荣誉””团队，开发这种技术和世卫组织继续做令人兴奋和有趣的研究，与它。

虽然这种方法可能只限于材料可以产生光通过高次谐波，他说，”它可以仍然告诉你很多关于电子结构里面那些固体和原则能给我们没有相同的响应其他材料更好的理解。理解这样的简单系统打下基础的理解更复杂的系统。”