Descrizione del progetto
Una ricerca dimostra la capacità degli elettroni di trasferire la coerenza ottica
L’interazione coerente tra la luce e gli elettroni consente di strutturare la distribuzione di probabilità temporale di questi ultimi con una precisione nell’ordine degli attosecondi. Ciononostante, le ricerche svolte sino ad oggi si sono incentrate sulle interazioni tra elettroni e fotoni mediate da strutture a stato solido. Il progetto eWaveShaper, finanziato dall’UE, svilupperà uno strumento versatile per plasmare gli impulsi elettrici e caratterizzare il profilo di fase e l’ampiezza della funzione d’onda degli elettroni. Le interazioni tra luce ed elettroni saranno mediate da campi di luce modulati a livello spaziale e temporale nel vuoto. I pacchetti di onde di elettroni saranno controllati sulla scala spaziale dei nanometri e su una temporale inferiore ai femtosecondi. Gli approcci proposti nell’ambito di eWaveShaper daranno la possibilità di realizzare il trasferimento di coerenza ottica mediato da elettroni liberi e la spettroscopia con una risoluzione spaziale atomica.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsIstituzione ospitante
116 36 Praha 1
Cechia