通过超快自由电子实现光与体等离子子的间接多光子散射

光与体等离子子(BP)之间的有效耦合仍是核心挑战，原因在于其固有的模式不匹配、有限的穿透深度以及可见光范围光子与 BP 之间显著的共振能量不匹配。在本工作中，我们展示了超快自由电子可在纳米尺度上协同介导电磁场与 BP 之间的相互作用。来自超快透射电子显微镜光阱的电子脉冲作为量子中介，能够通过多光子过程同时与激光场相互作用，并通过扰动散射与 BP 相互作用。电子能量损失谱可捕获这种间接相互作用，最终电子能量分布编码了来自不同多光子吸收发射组合以及 BP 散射事件的量子路径。这些路径之间的干涉导致特征谱模，直接揭示了通过电子传递在光子与 BP 之间能量和信息的交换。我们的结果表明，亚秒级驱动的超快电子为调制甚至控制体积内等离子子激发提供了可行途径，从而超越了传统纳米等离子子方案中仅通过光操控表面等离子子的范畴。这种间接的光-BP 相互作用为探索超快和纳米尺度下基本光-物质相互作用开辟了可前景之路。