電子的行為會因能量大小而大不相同。當電子（無論是高能量或低能量）射入固體時，會產生各種效應。低能量電子可能會導致癌症的發展，但也可以用來摧毀腫瘤。電子在技術領域也很重要，例如用於生產微電子學中的微小結構。慢速電子可用於癌症治療和微電子學，但要觀察它們在固體中的行為卻非常困難。但現在，維也納科技大學的科學家們實現了這個目標。

然而，這些慢速電子卻極難測量。有關它們在固體材料中行為的知識非常有限，科學家往往只能依靠反覆試驗。不過，維也納工業大學現已成功獲得有關這些電子行為的寶貴新資訊：利用快速電子直接在材料中產生慢速電子。這樣就能破解以前無法透過實驗獲得的細節。此方法現已發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）雜誌上。

同時產生兩種電子

維也納工業大學應用物理研究所的沃夫岡-維爾納（Wolfgang Werner）教授說：”我們對慢速電子在材料內部（例如晶體內部或活細胞內部）的作用很感興趣。要找出答案，實際上必須直接在材料中建造一個小型實驗室，才能直接進行現場測量。

Felix Blödorn、Julian Brunner、Alessandra Bellissimo、Florian Simperl、Wolfgang Werner。資料來源：維也納工業大學

到目前為止只能測量從材料中出來的電子，但這並不能告訴我們電子是在材料的哪個部位被釋放出來的，以及從那時起電子發生了什麼變化。維也納科技大學的團隊借助快速電子解決了這個問題，快速電子可以穿透材料並激發材料中的各種過程。例如，這些快速電子會擾亂材料正負電荷之間的平衡，從而導致另一個電子脫離其位置，以相對較低的速度移動，並在某些情況下逃離材料。

現在的關鍵步驟是同時測量這些不同的電子：”一方面，我們將電子射入材料，並測量它再次離開時的能量。另一方面，我們也同時測量哪些慢速電子從材料中出來。將這些數據結合起來，就有可能獲得以前無法獲得的資訊。

快速電子在穿過材料的過程中損失了多少能量，可以提供它穿透材料多深的資訊。這反過來又提供了有關慢速電子從其位置釋放出來的深度的資訊。

現在可以利用這些數據來計算材料中的慢速電子釋放能量的程度和方式。有關的數值理論首次可以透過這些數據得到可靠的驗證。

這讓人大吃一驚：以前人們認為，材料中電子的釋放是以級聯的方式進行的：一個快速電子進入材料，撞擊到另一個電子，然後將其從原處撕開，導致兩個電子移動。然後，這兩個電子又會從自己的位置上帶走兩個電子，依此類推。新數據表明，事實並非如此：相反，快速電子經歷了一系列碰撞，但始終保持著大部分能量，而且在每一次相互作用中，只有一個相對較慢的電子脫離其位置。

沃夫岡-維爾納說：「我們的新方法在非常不同的領域提供了機會。我們現在終於可以研究電子在與材料相互作用時如何釋放能量了。例如，正是這種能量決定了在癌症治療中能否摧毀腫瘤細胞，或在電子束微影中能否正確形成半導體結構的最精細部分。

編譯來源：ScitechDaily