能源部 SLAC 國家加速器實驗室的科學(xué)家們發(fā)明了一種方法，可以通過強大的 X 射線激光爆發(fā)來觀察電子的運動。這項新技術(shù)使科學(xué)家能夠使用只有 280 阿秒的激光爆發(fā)來測量電子運動。阿秒是十億分之一秒的十億分之一。

這一發(fā)現(xiàn)背后的技術(shù)稱為 X 射線激光增強阿秒脈沖生成或 XLEAP。這項新技術(shù)是科學(xué)家多年來一直在努力的一項重大進步，并為在生物學(xué)、化學(xué)和材料科學(xué)等關(guān)鍵過程中電子如何圍繞分子運動的突破性研究鋪平了道路。

該團隊表示，到目前為止，可以觀察到原子核的運動，但驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)的更快的電子運動被模糊了。XLEAP 將允許 X 射線激光查看電子如何移動以及它如何為隨后的化學(xué)反應(yīng)奠定基礎(chǔ)。該團隊認為，對 XLEAP 啟用的時間尺度的研究可以揭示諸如光合作用過程中對光的吸收如何幾乎瞬間推動電子并開始導(dǎo)致氧氣產(chǎn)生的其他事件的級聯(lián)反應(yīng)。

實驗表明，XLEAP 團隊可以產(chǎn)生精確定時的阿秒 X 射線脈沖對，這些脈沖可以使電子運動并記錄這些運動。可以將快照串在一起以創(chuàng)建定格動畫電影。XLEAP 被描述為一項巨大的進步，它為科學(xué)家提供了一種突破性的工具來觀察和控制復(fù)雜系統(tǒng)中單個原子位點的電子運動。

該團隊計劃進一步優(yōu)化他們的方法，這種優(yōu)化可能會導(dǎo)致更強烈且可能更短的脈沖。該團隊還在為 LCLS-II 做準備，這是他們用戶系統(tǒng)的升級版，每秒可以發(fā)射多達 100 萬個 X 射線脈沖，比以前快 8,000 倍。