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Maier, Simon ; Spachtholz, Raffael ; Glöckl, Katharina ; Bustamante, Carlos M. ; Lingl, Sonja ; Maczejka, Moritz ; Schön, Jonas ; Riedel, Alexander ; Richter, Klaus ; Giessibl, Franz J. ; Bonafé, Franco P. ; Huber, Markus A. ; Rubio, Angel ; Repp, Jascha ; Huber, Rupert

Tracking electrons at the space-time limit

Artikel

Maier, Simon , Spachtholz, Raffael, Glöckl, Katharina , Bustamante, Carlos M., Lingl, Sonja, Maczejka, Moritz, Schön, Jonas, Riedel, Alexander, Richter, Klaus, Giessibl, Franz J. , Bonafé, Franco P., Huber, Markus A. , Rubio, Angel , Repp, Jascha und Huber, Rupert (2026) Tracking electrons at the space-time limit. Nature Photonics.

DOI zum Zitieren dieses Dokuments: 10.5283/epub.79752


Zusammenfassung

The dynamics of an electronic wavefunction often have non-trivial consequences on its spatial distribution, for example, during tunnelling or chemical bond formation. Yet, revealing spatio-temporal coupling requires ultrafast videography at the intrinsic size of electronic wavefunctions, at the so-called space-time limit. Here we experimentally access the intrinsic quantum motion of individual ...

The dynamics of an electronic wavefunction often have non-trivial consequences on its spatial distribution, for example, during tunnelling or chemical bond formation. Yet, revealing spatio-temporal coupling requires ultrafast videography at the intrinsic size of electronic wavefunctions, at the so-called space-time limit. Here we experimentally access the intrinsic quantum motion of individual electrons at the space-time limit while they are tunnelling through an energy barrier, using atomic-scale lightwave-driven scanning tunnelling microscopy with attosecond time resolution. While modulating the tunnelling barrier with two time-delayed near-infrared pulses forming phase-controlled single-cycle waveforms, isolated electron tunnelling transients shorter than 1 fs are identified. The measured spatial extension depends on the interplay of multi-photon and field-driven dynamics, as confirmed by full quantum simulations. We experimentally localize the attosecond-confined tunnelling wave packet on the angstrom scale and use it to map a single copper adatom on a silver surface. This fusion of attosecond science with atomic-scale scanning tunnelling microscopy makes it possible to study wavefunction dynamics inside atoms, molecules and solids.



Beteiligte Einrichtungen


Details

DokumentenartArtikel
Titel eines Journals oder einer ZeitschriftNature Photonics
VerlagSpringer Nature (Nature Portfolio)
Open Access ArtNature (Hybrid)
Datum3 Juli 2026
Veröffentlichungsdatum08 Jul 2026 07:03
InstitutionenPhysik > Halle-Berlin-Regensburg Cluster of Excellence CCE
Physik > Institut für Theoretische Physik > Lehrstuhl Professor Richter > Arbeitsgruppe Klaus Richter
Physik > Institut für Experimentelle und Angewandte Physik
Physik > Institut für Experimentelle und Angewandte Physik > Lehrstuhl Professor Giessibl > Arbeitsgruppe Franz J. Giessibl
Physik > Institut für Experimentelle und Angewandte Physik > Arbeitsgruppe Jascha Repp
Physik > Institut für Experimentelle und Angewandte Physik > Lehrstuhl Professor Huber > Arbeitsgruppe Rupert Huber
Projekte
Gefördert von: Europäische Kommission (EU) (951519)
Gefördert von: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) (314695032)
Gefördert von: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) (Nicht ausgewählt)
Gefördert von: Europäische Kommission (EU) (101071259)
Identifikationsnummer
WertTyp
10.1038/s41566-026-01932-0DOI
Dewey-Dezimal-Klassifikation500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
StatusVeröffentlicht
BegutachtetJa, diese Version wurde begutachtet
An der Universität Regensburg entstandenJa
URN der UB Regensburgurn:nbn:de:bvb:355-epub-797521
Dokumenten-ID79752

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