2020年7月24日，物理学院陆培祥教授领导的超快光学团队在《物理评论快报》上发表了题为《时间分辨光电子发射谱的电子色散特征》（Distinction of Electron Dispersion in Time-Resolved Photoemission Spectroscopy）的文章，首次从光电子相位角度解释了利用双色双光子阿秒干涉技术测量到的金属光电子发射时间随光电子能量的极端依赖关系。

电子在物质中的微观运动发生在阿秒（10^-18秒）时间尺度上。追踪固体中的电子微观动力学行为是揭示固体宏观特性、发展设计新固体器件、开拓新应用的关键。近十年来，利用极紫外阿秒脉冲泵浦-红外飞秒脉冲探测技术，可以在阿秒时间精度测量电子从原子、分子和固体中的发射时间。相较于原子、分子气体介质，由于固体介质的复杂特性，对固体内部电子特性的测量与解释在理论和实验上都是目前研究的难点和前沿热点。对于实验测量到的金属光电子阿秒发射时间，目前广为流行的解释都将其看作是光电子在金属内部的输运时间。然而基于光电子输运模型的解释却严重偏离了2015年利用阿秒干涉技术测量到的极端依赖于光电子能量的金、银贵金属光电子发射时间。

超快光学研究团队原创性的提出了从光电子在输运过程中累积的相位差来解释实验测量结果。阿秒干涉技术观测到的是相邻光电子通道的相位差（光电子发射时间为相位差除以2倍红外光子能量）。光电子在固体中的能量-动量色散关系决定了光电子的群速度与相速度。群速度决定了光电子在固体中的输运时间，相速度则决定了输运过程光电子累积的相位。由此建立了光电子发射时间与光电子能量色散（有效质量）之间的定量关系，通过构建模型系统在量子力学上验证了这种定量关系。这一发现不仅在原理上解释了金属光电子发射时间对能量的极端依赖关系，而且给出了观测到的发射时间与电子输运时间的定量关系。研究结果为利用阿秒干涉技术从时域上精确测量固体光电子能量色散以及揭示其微观动力学提供了新颖方法。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.043201