Descripción del proyecto
Una investigación explora la capacidad de los electrones para transferir coherencia óptica
Las interacciones coherentes entre la luz y los electrones permiten estructurar la distribución temporal de la probabilidad de los electrones con una precisión de attosegundos. Sin embargo, hasta ahora la investigación se ha centrado en las interacciones entre electrones y fotones mediadas por estructuras de estado sólido. El equipo del proyecto eWaveShaper, financiado con fondos europeos, desarrollará una herramienta versátil para dar forma a los pulsos de electrones y caracterizar el perfil de fase y la amplitud de la función de onda de los electrones. Las interacciones entre la luz y los electrones estarán mediadas por campos de luz espacial y temporalmente modulados en el vacío. Los paquetes de ondas de electrones se controlarán a una escala espacial nanométrica y a una escala temporal inferior al femtosegundo. Los métodos propuestos en eWaveShaper ofrecerán la posibilidad de realizar transferencias de coherencia óptica mediadas por electrones libres y la espectroscopia con resolución espacial atómica.
Objetivo
Advanced techniques of electron microscopy and spectroscopy require tools, which enable to control various degrees of freedom of electron beams (phase profile, temporal structure, orbital angular momentum, etc.). The inelastic quantum coherent interaction between light waves and electron wavepackets allows to structure the temporal probability distribution of electrons with attosecond precision, which may enable probing the coherent dynamics of optical excitations or plasmonic near-fields of nanostructures and metamaterials. Up to now, only electron-photon interactions mediated by solid-state structures have been considered, which have severe limitations. In this project I will develop a versatile tool for quantum coherent shaping and full characterisation of the phase profile and amplitude of the electron wave function in electron microscopes. The interaction will be mediated by the ponderomotive potential of spatio-temporally shaped light fields in vacuum. The electron wavepackets will be controlled on nanometer spatial and sub-femtosecond time scales that are natural for light waves. The optical coherence imprinted to the electron wavepackets will be exploited in two ways: i) I will explore the possibility to transfer the temporal coherence from density-modulated electron wavepackets to radiation and bound electron excitations in two-level quantum systems by detecting phase-resolved cathodoluminescence and coherent Smith-Purcell radiation driven by swift electrons. ii) I will introduce time-domain electron holography, which will exploit the temporal coherence of shaped electron wavepackets for phase-resolved imaging of optical excitations in nanostructures. The approaches proposed in this project open new pathways for electron-mediated optical quantum-coherent control and spectroscopy with atomic spatial resolution.
Ámbito científico
Palabras clave
Programa(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régimen de financiación
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitución de acogida
116 36 Praha 1
Chequia