Nors paprastai žodis holografija mums asocijuojasi su trimačiais meninio pobūdžio paveiksliukais, pasirodo, jog šį reiškinį galima panaudoti kur kas praktiškiau. Naujame darbe mokslininkai aprašo atomų hologramas, gautas į pagalbą pasitelkus lazerį. Manoma, kad šis atradimas gali padėti pamatus naujos rūšies ultrasparčiajai fotoelektronų spektroskopijai, leisiančiai pažvelgti į molekulių sandarą kur kas veiksmingiau, nei tai pavykdavo padaryti iki šiol.
Tyrimui vadovavęs Imkje Haismansas (Ymkje Huismans) iš AMOLF instituto Amsterdame (Nyderlandai) kartu su tarptautine tyrėjų komandą savo atradimą aprašė paskutiniajame žurnalo „Science Express“ numeryje.
„Mums eksperimentiškai pavyko parodyti, jog hologramas įmanoma gauti, kuomet iš molekulės pašalintas elektronas, paveikus jį lazerio spinduliuote, yra nukreipiamas atgal į molekulę“, – pasakoja straipsnio bendraautoris Markas Varkingas (Marc Vrakking), dirbantis tame pačiame AMOLF institute bei Makso Borno institute Berlyne (Vokietija).
Savo eksperimentuose mokslininkai intensyvią infraraudonosios srities lazerio spinduliuotę nukreipdavo į atomą arba molekulę, todėl šie objektai tapdavo jonizuoti – netekdavo elektrono. Lazerio spinduliuotė priverčia išlaisvintąjį elektroną svyruoti jono ir jam priešinga kryptimi. Kartais įvyksta elektrono ir jono susidūrimas, kurio metu išsiskiria labai mažas spinduliuotės kiekis.
Kadangi elektrono judėjimas yra visiškai koherentinis, kitaip tariant, visada pasižymi ta pačia faze, mokslininkai suprato, jog informacijai apie joną ir elektroną užrašyti jie galėtų pritaikyti holografijos metodus. Holografiniam elektroninio vaizdo sukūrimui svarbiausia yra stebėti pamatinės bangos (kurią išspinduliuoja elektronas, bet ji nesąveikauja su jonu) ir signalinės bangos (kurią išsklaido jonas, todėl ji savyje turi informaciją apie šio sandarą) interferenciją. Kuomet pamatinė ir signalinės bangos interferuoja detektoriuje, užšifruota informacija apie elektroną ir joną yra išsaugoma, todėl ją vėliau galima peržiūrėti. Pasak mokslininkų, gaunamas rezultatas yra atomo holograma, kurią sukuria ne kas kitas, o patys atomo elektronai.
Tyrėjai taip pat sugalvojo teorinius modelius, atkartojančius jų matavimus – šie patvirtino, jog gautos hologramos savyje turi erdvinę ir laikinę informaciją apie elektronus ir jonus. Naudodami holografines struktūras naujos rūšies ultrasparčiosios fotoelektronų spektroskopijos plėtojimui mokslininkai galėtų tiesiogiai išmatuoti elektronų ir jonų judėjimą atosekundinėje (10–18 s) laiko skalėje. Tai neabejotinai praverstų bandant suprasti chemines reakcijas pačiu fundamentaliausiu lygiu, ypač kuomet kalbama apie molekules, nes kitais metodais šias tyrinėti labai sudėtinga.
