以下為原文翻譯：
想像一下，擁有一台功能強大的相機，可以拍攝移動電子的自由運動照片--一個移動速度如此之快的物體可以在一秒鐘內繞地球運行多次。亞利桑那大學的研究人員開發出了世界上最快的電子顯微鏡，可以做到這一點。
他們相信他們的工作將在物理、化學、生物工程和材料科學等領域帶來突破性進展。
「當你獲得最新版本的智慧型手機時，它會配備更好的攝像頭，」物理學和光學科學副教授穆罕默德·哈桑說。
「這台傳輸電子顯微鏡就像最新版本智慧型手機中的一個非常強大的相機;它允許我們拍攝以前看不到的東西的照片--例如電子。通過這台顯微鏡，我們希望科學界能夠了解電子行為和電子運動背後的量子物理學。
哈桑帶領物理與光學科學系的一個研究團隊在《科學進展》雜誌上發表了研究文章《阿托秒電子顯微鏡和折射》。
哈桑與物理學助理教授尼古拉·戈盧別夫一起工作。惠丹妮，聯合第一作者、前光學與物理研究員，目前就職於中國科學院西安光學與精密機械研究所;海珊·阿爾奎迪，聯合主要作者、亞伯塔大學校友、科威特大學物理學助理教授;穆罕默德·森納里，光學與物理學研究生。
傳輸電子顯微鏡是科學家和研究人員使用的工具，將物體放大到其實際尺寸的數百萬倍，以便看到傳統光學顯微鏡無法檢測到的小細節。
傳輸電子顯微鏡不使用可見光，而是引導電子束穿過任何正在研究的樣本。電子與樣本之間的相互作用被鏡頭捕獲並被相機傳感器檢測，以產生樣本的詳細圖像。
使用這些原理的超快電子顯微鏡首次於2000年代開發，使用雷射產生脈衝電子束。這項技術極大地提高了顯微鏡的時間解析度，即測量和觀察樣本隨時間變化的能力。
在這些超快顯微鏡中，傳輸電子顯微鏡的解析度是由電子脈衝的持續時間決定的，而不是依賴相機快門的速度來決定圖像質量。
脈衝越快，圖像越好。
超快電子顯微鏡用於通過以幾阿秒的速度發射一系列電子脈衝來操作。Ato秒是十億分之一秒。這些速度的脈衝產生了一系列圖像，就像電影中的點一樣，但科學家仍然錯過了電子在這些點之間瞬間進化時發生的反應和變化。
為了觀察凍結在原地的電子，亞伯塔大學的研究人員首次產生了一個阿秒電子脈衝，其移動速度與電子移動速度一樣快，提高了顯微鏡的時間解析度，就像高速相機捕捉運動一樣，否則它是不可見的。
哈桑和他的同事的工作基於皮埃爾·阿戈斯蒂尼、費倫茨·克勞斯和安妮·盧利埃的諾貝爾獎獲得者成就，在產生了第一個極紫外輻射的超短脈衝後，於2023年榮獲物理小說獎。
基於這項工作，亞伯塔大學的研究人員開發了一種顯微鏡，其中強大的雷射被分裂並轉換成兩個部分--一個非常快的電子脈衝和兩個超短的光脈衝。第一個光脈衝（稱為泵脈衝）將能量注入樣本並導致電子移動或經歷其他快速變化。
第二個光脈衝，也稱為「光選通脈衝」，通過創建一個短時間窗口來產生選通單阿秒電子脈衝，就像門一樣發揮作用。因此，頻閃燈的速度決定了圖像的解析度。通過仔細同步兩個脈衝，研究人員可以控制電子脈衝何時探測樣本，以觀察原子水平的超快過程。
哈桑說：「人們長期以來一直期望提高電子顯微鏡內的時間解析度，這是許多研究小組的焦點，因為我們都想看到運動中的電子。」
「這些動作發生在幾秒鐘之內。但現在，我們第一次能夠使用電子傳輸顯微鏡（我們稱之為「原子顯微鏡」）來實現阿秒時間解析度。「這是我們第一次看到電子碎片在移動。
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原文：https://phys.org/news/2024-08-world-fastest-microscope-electrons-motion.html
更多信息：Dandan Hui等人，Attosecond電子顯微鏡和diffraction，Science Advance（2024）。DOI：10.1126/sciadv.adp5805。www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp5805
更多信息：Dan Hui等人，阿秒電子顯微鏡和折射，科學進展（2024）。DOI：10.1126/sciadv.adp5805。www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp5805
期刊信息：科學進展
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