Real-Time Probing of Electron Dynamics Using Attosecond Time-Resolved Spectroscopy

Abstract

Attosecond science has paved the way for direct probing of electron dynamics in gases and solids. This review provides an overview of recent attosecond measurements, focusing on the wealth of knowledge obtained by the application of isolated attosecond pulses in studying dynamics in gases and solid-state systems. Attosecond photoelectron and photoion measurements in atoms reveal strong-field tunneling ionization and a delay in the photoemission from different electronic states. These measurements applied to molecules have shed light on ultrafast intramolecular charge migration. Similar approaches are used to understand photoemission processes from core and delocalized electronic states in metal surfaces. Attosecond transient absorption spectroscopy is used to follow the real-time motion of valence electrons and to measure the lifetimes of autoionizing channels in atoms. In solids, it provides the first measurements of bulk electron dynamics, revealing important phenomena such as the timescales governing the switching from an insulator to a metallic state and carrier-carrier interactions.

Генерация Предельно-Коротких Импульсов При Возбуждении Нелинейной Резонансной Среды Световым Зайчиком, Движущимся Со Сверхсветовой Скоростью

“…Такие импульсы открыли воз-можность изучать и управлять динамикой сверхбыстрых процессов в веществе. Например, они позволяют осу-ществлять контроль динамики волновых пакетов в ато-мах, молекулах, твердых телах и наноструктурах [19][20][21][22]. Обычные генерируемые импульсы являются биполярны-ми, т. е. электрическая площадь таких импульсов (инте-грал от вектора напряженности электрического поля по времени в заданной точке пространства [23]) равен 0.…”

“…Однако в ряде ситуаций удается получить квазиуниполярные импульсы (КУИ), содержащие " всплеск" электрического поля и длинный хвост противоположной полярности, но меньшей ампли-туды. Очевидно, что такие импульсы представляют несо-мненный интерес ввиду возможности однонаправленно-го воздействия на электрические заряды и, следователь-но, перспективным является возможность применения таких импульсов для контроля динамики волновых паке-тов вещества [16][17][18][19][20][21][29][30]] и сверхбыстрого управления параметров резонансных сред, в частности решетками поляризации и разности заселенностей [31][32][33][34].505 …”

All-optical control of unipolar pulse generation in a resonant medium with nonlinear field coupling

“…Generation of ultrashort pulses is the field of active research due to emerging opportunities for real-time control of ultrafast processes [1][2][3][4]. Since the optical pulses with few-cycle or even subcycle duration became available, the number of their applications increasingly grows continually enhancing our understanding of fundamental phenomena in atoms, molecules and condensed matter.…”

Time-resolved electron(e,2e)momentum spectroscopy: Application to laser-driven electron population transfer in atoms

“…Studies of time-resolved electron dynamics in various atomic, molecular, and condensed-matter reactions have increased over the past two decades [1][2][3][4][5][6][7] owing to experimental progress in generating ultrashort and/or intense pulses of extreme ultraviolet light [8,9], x rays [10,11], and electrons [12,13]. These advances open the possibility of obtaining a deeper understanding of physical and chemical reaction mechanisms.…”