近日，365英国上市官网在线、理論物理研究中心楊玮楓教授所在團隊在光學領域頂級期刊《Light: Science & Applications》發表題為《Tunnelling of electrons via the neighboring atom》的論文。該論文以365英国上市官网在线為第一完成單位，365英国上市官网在线博士研究生朱明和華東師範大學博士研究生童繼紅為論文的共同第一作者，365英国上市官网在线楊玮楓教授為論文的唯一通訊作者。

隧穿效應是量子力學中最基本的過程之一，電子波包有一定概率穿越經典理論中不可逾越的勢壘。在原子分子尺度内，隧穿效應在分子生物學中發揮着重要作用，例如加速酶催化，促使DNA中的自發突變和觸發嗅覺信号級聯。光電子隧穿是光誘導化學反應、電荷、能量轉移和輻射發射的關鍵過程。當前，光電芯片等器件的尺寸已經接近亞納米原子尺度，不同通道之間的量子隧穿效應将顯著增強。因此，對多原子複雜環境下亞納米空間尺度隧穿動力學的實時成像，對推動基于量子隧穿的新一代超快光電器件的發展具有重要意義。

研究團隊設計了一個隧穿電子位置分辨的二聚體Ar-Kr分子離子作為原型系統，其原子間距為0.39納米，以追蹤亞納米複雜體系中相鄰原子核庫侖效應對電子隧穿的作用。Ar-Kr二聚體分子的大核間距使其電子波包具有局域性特征，從而可以清楚地分辨雙電離中第一個電子是從Kr原子電離的，第二個電子從Ar原子電離。利用這一電子位置分辨的原型實驗系統結合團隊開發的改進的庫侖修正強場近似方法（能夠考慮隧穿過程中勢壘下庫侖相互作用），并通過監測光電子橫向動量分布以追蹤隧穿動力學過程，進而發現了鄰近原子核對隧穿電子的強俘獲和弱俘獲兩種作用。

這項研究成功揭示了亞納米複雜體系中鄰近原子核在電子隧穿過程中的關鍵作用。這一發現為深入理解勢壘下庫侖效應在電子隧穿動力學，固态高次諧波産生中的關鍵作用提供了新的途徑，為探測和控制複雜生物分子的隧穿動力學過程奠定了堅實的研究基礎。

該項工作得到了國家自然科學基金（Grants Nos. 12374260, 12241407, 12074240, 12204135）、海南省自然科學基金（Grant No.122CXTD504）、國家自然科學基金-德國DFG中德合作交流項目（SGC, Grant No. M-0031）資助。

文章鍊接：https://doi.org/10.1038/s41377-023-01373-2

《Light: Science & Applications》是由中國科學院長春光機所和中國光學學會共同主辦，與自然出版集團（現更名為Springer Nature）合作出版的全英文國際頂尖學術期刊，該刊緻力于推動全球範圍内的光學研究，刊載光學領域高水平、高質量、高影響力的原創性學術論文成果，連續多年位于SCI收錄的光學期刊影響因子榜前3位，該期刊為中國科學院一區TOP期刊，期刊最新影響因子為19.4。