斯图加特大学物理学家在塞巴斯蒂安·洛特教授的领导下正在开发量子显微镜，这使他们首次能够以极高的空间和时间分辨率记录原子水平上的电子运动。
他们的方法有可能使科学家能够以比以前更有针对性的方式开发材料。研究人员已在《自然物理学》杂志上发表了他们的研究成果。
“利用我们开发的方法，我们可以将以前从未见过的东西可视化，”斯图加特大学功能物质和量子技术研究所 (FMQ) 的常务董事 Loth 教授说道。“这使得解决自 20 世纪 80 年代以来一直未解的有关固体中电子运动的问题成为可能。”Loth 团队的发现对于新材料的开发也具有非常实际的意义。
微小变化带来宏观后果
在金属、绝缘体和半导体中，物理世界很简单。如果你在原子层面上改变几个原子，宏观性质保持不变。例如，以这种方式修改的金属仍然具有导电性，而绝缘体则不具有导电性。
然而，更先进的材料的情况则不同，这些材料只能在实验室中生产——原子级的最小变化会引起新的宏观行为。例如，其中一些材料突然从绝缘体变为超导体，即它们导电而无热损失。
这些变化发生得非常快，在皮秒内，因为它们直接在原子尺度上影响电子在物质中的运动。皮秒非常短，只有万亿分之一秒。它与眨眼的比例与眨眼与 3,000 多年的时间的比例相同。