成功研制出国内首台超快扫描隧道显微镜,实现飞秒级时间分辨和原子级空间分辨,并捕捉到金属氧化物表面单个极化子的非平衡动力学行为。扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope,STM)由于其隧穿电流具有高度的局域性,空间分辨率可以达到原子量级。然而受电流放大器带宽的局限,其时间分辨一般只能达到微秒量级(10-6 s),而很多微观动力学过程往往发生在皮秒(10-12 s)和飞秒(10-15 s)量级。为了提高STM的时间分辨率,其中一种比较可行的办法是将超快激光的泵浦-探测(pump-probe)技术和STM相结合,利用超快光与电子隧穿过程的耦合来实现“飞秒-埃”尺度的极限探测。尽管超快激光技术和STM相耦合的概念在上世纪90年代就被提出,但是相关研究进展非常缓慢,主要受限于一系列技术难点,例如:激光的热效应对STM隧道电流的干扰、激光诱导电流的低信噪比、超快激光脉冲在STM中的展宽、激光与隧穿电子间的耦合机制等。
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