Descripción del proyecto
La modulación dinámica de las propiedades ondulatorias de los electrones inaugura una nueva era de la microscopía electrónica
El microscopio electrónico, inventado en 1931, permitió superar las barreras a una mayor resolución impuestas por las propiedades de la luz visible. Aprovechó la naturaleza ondulatoria de los electrones, un hallazgo que había logrado el Premio Nobel de Física unos años antes. Hoy en día, las modificaciones de la función de onda de los electrones ofrecen la posibilidad de mejorar significativamente el rendimiento de la microscopía electrónica, lo que amplía las formas en que puede utilizarse, su resolución espacial y temporal y su sensibilidad. El proyecto SMART-electron, financiado con fondos europeos, inaugura una nueva era en la investigación de los materiales mediante el uso de campos electromagnéticos ultrarrápidos para modular de forma inteligente las funciones de onda de los electrones libres y conseguir así un cambio sustancial de sus capacidades.
Objetivo
Addressing the grand-challenges that the world is facing nowadays in connection with ‘energy’, ‘information’ and ‘health’ requires the development of unconventional methods for unprecedented visualization of matter. SMART-electron aims at developing an innovative technological platform for designing, realizing and operating all-optical rapidly-programmable phase masks for electrons. By introducing a new paradigm where properly synthesized ultrafast electromagnetic fields will be used for engineering the phase space of a free-electron wave function, we will be able to achieve unprecedented space/time/energy/momentum shaping of electron matter waves, surpassing conventional passive monolithic schemes and revolutionizing the way materials are investigated in electron microscopy. Such unique high-speed, flexible and precise full-phase multidimensional control, will enable novel advanced imaging approaches in electron microscopy with enhanced features, such as higher image-resolution, lower electron dose, faster acquisition rate, higher signal-to-noise ratio, and three-dimensional image reconstruction, together with higher temporal resolution and high energy-momentum sensitivity. In SMART-electron, we will make such potential a reality by implementing for the first time three beyond-the-state-of-the-art imaging techniques enabled by our photonic-based electron modulators, namely: (1) Ramsey-type Holography, (2) Electron Single-Pixel Imaging, and (3) Quantum Cathodoluminescence. Such new approaches will lead to unprecedented visualization of many-body states in quantum materials, real-time electrochemical reactions, and spatio-temporal localization of biomimetic nanoparticles in cells for drug delivery. By surpassing the current paradigms in terms of electron manipulation, the project has the potential to drive electron microscopy into a new and exciting age where scientists will benefit from new tools with unprecedented performances that were unimaginable until now.
Ámbito científico
Palabras clave
Programa(s)
Convocatoria de propuestas
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H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01
Régimen de financiación
RIA - Research and Innovation actionCoordinador
20126 MILANO
Italia