Als je zachtjes praat in een van de galerijen van de St. Paul's kathedraal, het geluid loopt zo gemakkelijk rond de koepel dat bezoekers overal op de omtrek het kunnen horen. Dit opvallende fenomeen wordt het 'fluistergalerij-effect' genoemd, en varianten ervan verschijnen in veel scenario's waarin een golf bijna perfect rond een structuur kan reizen. Onderzoekers van de Universiteit van Göttingen hebben het effect nu aangewend om de bundel van een elektronenmicroscoop door licht te regelen. De resultaten zijn gepubliceerd in Natuur .

In hun experimenten, het team van Dr. Ofer Kfir en Professor Claus Ropers verlichtte kleine glazen bolletjes met een laser, het vangen van licht in een zogenaamde 'optische fluistergalerijmodus'. Net als bij het akoestische voorbeeld, de lichtgolf reist in deze sferen bijna zonder demping rond. In hun elektronenmicroscoop de onderzoekers passeerden vervolgens een bundel elektronen nabij de rand van de bol. Door de verdeling van elektronensnelheden te meten, ze ontdekten dat de elektronen en het lichtveld grote hoeveelheden energie hadden uitgewisseld.

Volgens eerste auteur Kfir, de kracht van de interactie komt voort uit twee bijdragen:"Ten eerste, het fluistergalerij-effect stelt ons in staat om licht op te slaan en de tijd te gebruiken om een ​​sterkere golf op te bouwen. Tweede, de elektronen lopen met dezelfde snelheid als de lichtgolf op de glazen bol." Hij legt uit:"Denk aan een surfer die de snelheid van de golf evenaart om zijn energie zo goed mogelijk te gebruiken." de natuurkundigen zagen dat individuele elektronen de energie van honderden fotonen hadden opgepikt of weggegeven, de elementaire deeltjes van het lichtveld.

Naast de fundamentele interesse in dit fenomeen, de onderzoekers zijn van mening dat hun bevindingen een aanzienlijke toekomstige relevantie hebben. "We onderzoeken manieren waarop licht functionaliteit kan toevoegen aan elektronenmicroscopie, " zegt Ropers van de Faculteit der Natuurkunde, de leider van het team en directeur van het Max Planck Instituut voor Biofysische Chemie. "We kunnen nu licht gebruiken om de elektronenbundel in ruimte en tijd te sturen. Het verbeteren van de koppeling van vrije elektronen en fotonen kan uiteindelijk leiden tot geheel nieuwe kwantumtechnologieën voor detectie en microscopie op nanoschaal. We zijn ervan overtuigd dat het huidige werk een belangrijke stap is in deze richting."