論文の概要: Tracing attosecond currents and controlling their direction in a scanning tunneling microscope

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.10252v1
• Date: Mon, 14 Jul 2025 13:23:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-15 18:48:24.964948
• Title: Tracing attosecond currents and controlling their direction in a scanning tunneling microscope
• Title（参考訳）: 走査トンネル顕微鏡におけるアト秒電流の追跡と方向制御
• Authors: Daniel Davidovich, Boyang Ma, Adi Goldner, Shimon Cohen, Zhaopin Chen, Michael Krüger,
• Abstract要約: 波形制御レーザーパルスによって駆動されるトンネル効果は、アト秒科学の基盤となる。 ここでは、2色レーザーパルスを用いてトンネル電流を誘導し、その方向を動的に制御する。 横方向の空間分解能は2nmとサブアンストロームのトポグラフィ感度である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The tunneling effect driven by waveform-controlled laser pulses is a cornerstone of attosecond science and contributes decisively to its extreme time resolution. In the spatial domain, electron tunneling through a bias-driven junction between a nanotip and a surface enables atomic-scale spatial resolution in scanning tunneling microscopy (STM). Recently, first signatures of attosecond modulation of STM currents have shown that simultaneous attosecond-nanometer resolution is feasible. However, while sub-cycle attosecond dynamics are routinely controlled and determined with high precision, controlling the direction of the currents and determining their duration have remained elusive in STM. Here, we induce STM tunneling currents using two-color laser pulses and dynamically control their direction, relying solely on the sub-cycle waveform of the pulses. Projecting our measurement data onto numerical and analytical solutions of the time-dependent Schr\"odinger equation reveals non-adiabatic tunneling as the underlying physical mechanism, yielding current burst durations on the order of 900 as. Despite working under ambient conditions but free from thermal artifacts, we achieve a lateral spatial resolution of 2 nm and sub-angstr\"om topographic sensitivity. Directional control of attosecond bursts in STM will enable triggering and detecting ultrafast charge dynamics in molecular systems and defect states at the spatio-temporal frontier of microscopy.
• Abstract（参考訳）: 波形制御レーザーパルスによって駆動されるトンネル効果は、アト秒間科学の基盤であり、極端時間分解能に決定的に寄与する。 空間領域では、ナノチップと表面の間のバイアス駆動接合による電子トンネルは、走査型トンネル顕微鏡(STM)において原子スケールの空間分解能を実現する。 近年、STM電流のアト秒変調の最初のシグネチャは、同時にアト秒ナノメートル分解能が実現可能であることを示している。 しかし、サブサイクルのアト秒力学は規則的に制御され、高精度で決定される一方で、電流の方向を制御し、その持続時間を決定することは、STMにおいてまだ解明されていない。 そこで我々は,2色レーザーパルスを用いたSTMトンネル電流を誘導し,パルスのサブサイクル波形のみに依存してその方向を動的に制御する。 測定データを時間依存シュリンガー方程式の数値および解析解に投影すると、非断熱トンネルが基礎となる物理機構として明らかとなり、900のオーダーで電流バースト持続時間が得られる。 環境条件下で作業するが, 熱的アーティファクトを含まないにもかかわらず, 横方向の空間分解能は2nm, サブアンストロームトポグラフィー感度を実現している。 STMにおけるアト秒バーストの方向制御は、顕微鏡の時空間境界における分子系の超高速電荷ダイナミクスと欠陥状態のトリガーと検出を可能にする。

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