Но проблема в том, что пространственное разрешение фото / голограммы ограничено длиной волны света, около или чуть меньше 1 ?м (0.001 мм). Это нормально для макроскопических объектов, но начинает давать сбой при входе в сферу нанотехнологий.
Теперь исследователи из лаборатории Фабрицио Карбоне в EPFL разработали метод, позволяющий увидеть, как свет ведет себя в мельчайших масштабах, далеко за пределами ограничений по длине волны. Исследователи использовали самый необычный фотографический носитель: свободно распространяющиеся электроны. Используемый в их сверхбыстром электронном микроскопе, метод может кодировать квантовую информацию в голографическом световом шаблоне, заключенном в наноструктуру, и основан на экзотическом аспекте взаимодействия электронов и света.
Ученые использовали квантовую природу взаимодействия электрона со светом, чтобы разделить эталонный и электронный лучи по энергии, а не по пространству. Это позволяет теперь использовать световые импульсы для шифрования информации о волновой функции электрона, которая может быть отображена с помощью сверхбыстрой просвечивающей электронной микроскопии.
Новый метод может дать нам два важных преимущества: во-первых, информацию о самом свете, что делает его мощным инструментом для визуализации электромагнитных полей с аттосекундной и нанометровой точностью во времени и пространстве.
Во-вторых, метод может использоваться в приложениях квантовых вычислений для управления квантовыми свойствами свободных электронов.
«Обычная голография может извлекать трехмерную информацию, измеряя разницу в расстоянии, которое свет проходит от разных частей объекта», – говорит Карбоне. "Но для этого нужен дополнительный опорный луч с другого направления, чтобы измерить интерференцию между двумя.
То же самое и с электронами, но теперь мы можем получить более высокое пространственное разрешение из-за их гораздо более короткой длины волны. Например, мы смогли записывать голографические фильмы с быстро движущимися объектами, используя ультракороткие электронные импульсы для формирования голограмм."
Помимо квантовых вычислений, этот метод имеет самое высокое пространственное разрешение по сравнению с альтернативами и может изменить наше представление о свете в повседневной жизни. «До сих пор наука и технологии ограничивались свободно распространяющимися фотонами, используемыми в макроскопических оптических устройствах», – говорит Карбоне. «Наша новая технология позволяет нам увидеть, что происходит со светом в наномасштабе, это первый шаг к миниатюризации и интеграции световых устройств в интегральные схемы."