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辐射会把电子一个接一个地撞出去

研究人员正在研究从物质中剔除电子的新方法. 他们的研究可能会对放射治疗产生影响.

将一小簇氖原子暴露在非常短而强烈的极紫外光下,会启动一种产生大量电子和离子的新机制.

日本凯时KB88国际物理化学家上田清领导的研究小组在日本的SPring-8紧凑型SASE源测试加速器上使用自由电子激光(FEL)来研究电子是如何被氖原子簇“击出”的. 强烈的极紫外FEL脉冲被指向星系团,电子从星系团中撞击出来所产生的能量分布是用“速度图成像光谱仪”测量的。.

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科学家们已经阐明了由高度激发原子之间的库仑相互作用引起的级联电子发射的一种令人惊讶的新机制.

当材料暴露在光线下时,材料内部的电子会吸收能量. 通常情况下,这种能量被用来将电子从材料中“敲出”. 这只能发生, however, 如果光粒子的能量, or 'photon', 电子所吸收的能量高于物质所需要的能量, 或者说是它的功函数, 排出电子. 1921年,阿尔伯特·爱因斯坦因描述这种“光电效应”而获得诺贝尔奖,.

该团队测试了当他们将FEL光的光子能量设置在霓虹灯原子簇的功函数之下时会发生什么. 而不是被击倒, 当一个电子紧紧地束缚在氖原子上,吸收了能量较低的光子, 它变得松散, 使原子变得“兴奋”. 因为FEL脉冲如此强烈, many electrons become loosely bound in the clusters at the same time; meaning many atoms become excited. 即使光子能量低于它们的功函数,电子也会从簇中被击出.

研究小组发现,松散束缚的电子在一种新颖的“级联”过程中被击出了星系团.

这个过程开始于具有松散束缚电子的原子与附近同样具有松散束缚电子的原子相互作用时. 前者将能量传递给它的邻居, 是哪个原子将其自身游离在“高能”轨道上的电子“击倒”到更接近原子核心的“低能”轨道上. 同时, 转移到邻近原子的能量把一个束缚松散的电子击出去. 第一个原子, 现在是"不那么兴奋", 然后与另一个邻近的受激原子相互作用, 同时也给了它能量,从而在把另一个邻居的电子敲掉的同时,进一步“去激发”自己. 这种级联过程发生在许多对受激原子中, 导致大量低能电子的发射.

“撞击电子的级联产生更多的电子和离子, 对样本的破坏更大. 我相信这些级联可能在未来的放射治疗中发挥至关重要的作用,德国海德堡大学的Lorenz Cederbaum说, 该研究的合著者之一.

暴露在强光下的低能电子的释放会破坏DNA. 这个概念被用于癌症放射治疗. 这一发现可能会对未来放射治疗的使用产生影响.

研究人员在《凯时KB88国际》杂志上发表了他们的发现.

出版的细节:

Authors: K. Nagaya, D. Iablonskyi N. V. Golubev, K. Matsunami, H. Fukuzawa, K. Motomura, T. Nishiyama, T. Sakai, T. Tachibana, S. Mondal, S. Wada, K. C. Prince, C. Callegari, C. Miron, N. Saito, M. Yabashi, Ph. V. Demekhin, L. S. Cederbaum, A. I. Kuleff, M. Yao and K. Ueda
题目:多激发氖星团中的原子间库仑衰变级联
期刊:《凯时KB88国际》2016年12月5日.
DOI:10.1038 / NCOMMS13477

Contact:

Kiyoshi Ueda
先进材料多学科研究所
Email: uedatagen.darkarrowclimbing.com
电话:+ 81-22-217-5481

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