纳米金属尖端发射电子的阿秒控制

阿秒科学基于利用良好控制的飞秒激光脉冲的电场来操控电子。它已导致了例如持续时间在亚100阿秒量级的极紫外光脉冲的产生、通过衍射从被研究分子中取出的电子来测量分子内动力学，以及新型超快电子全息术。所有这些效应都是在气相原子或分子中观察到的。尽管被预测会发生，但少周期激光脉冲从固体中释放的电子对光相位的强敏感性迄今尚未被证实。在这里，我们展示了从纳米钨尖端激光发射的电子光谱中记录到的高达100%的载波包络相位依赖的电流调制。在6飞秒激光脉冲内，受载波包络相位控制，电子来源于一个或两个持续时间小于500阿秒的瞬间，导致光谱干涉的存在或缺失。我们还展示了被释放电子的相干弹性再散射发生在金属表面。由于尖端的场增强，一个简单的激光振荡器就足以达到所需的峰值电场强度，从而允许在100兆赫兹重复率水平上进行阿秒科学实验，并使复杂的放大激光系统变得多余。实际上，这项工作代表了一个简单、极其灵敏的载波包络相位传感器装置，其体积可以缩小到约1立方厘米。结果表明，上述为原子和分子开发并使用的阿秒科学技术也可以应用于固体。特别是，我们预见了在固态系统中（其尺寸从介观固体到团簇再到单个突出原子）对（集体）电子动力学（如等离激元极化激元）进行亚飞秒（亚）纳米尺度的探测。