Description du projet
Une étude sonde la capacité des électrons à transférer la cohérence optique
Des interactions cohérentes entre la lumière et les électrons permettent de structurer la distribution de probabilité temporelle des électrons avec une précision d’une attoseconde. Cependant, la recherche s’est jusqu’à présent concentrée sur les interactions électron-photon induites par des structures à l’état solide. Le projet eWaveShaper, financé par l’UE, va développer un outil polyvalent pour façonner les impulsions d’électrons et caractériser le profil de phase et l’amplitude de la fonction d’onde de l’électron. Les interactions lumière-électron auront lieu dans des champs lumineux modulés spatialement et temporellement dans le vide. Les paquets d’ondes électroniques seront contrôlés une échelle spatiale de l’ordre du nanomètre et à une échelle temporelle inférieure à la femtoseconde. Les approches proposées par eWaveShaper ouvriront la voie au transfert de cohérence optique assuré par des électrons libres et à la spectroscopie à résolution spatiale atomique.
Objectif
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.
Champ scientifique
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thème(s)
Régime de financement
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitution d’accueil
116 36 Praha 1
Tchéquie