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超高速技术飞跃:观测阿秒尺度上的电子运动

2019年12月16日9:30 环球解密

    美国能源部SLAC国家加速器实验室发明了一种在阿秒(attosecond, 10-18秒)时间段瞬间产生X射线激光脉冲的方法,可用于观测那样极短时间尺度内电子的活动情况,是微观下高速运动物体科研领域的一项重要发展。

    这份月初发表在《自然-光子学》(Nature Photonics)上的研究,发明了产生280阿秒X射线激光增强的阿秒脉冲(XLEAP)方法,为观测高速运动电子的活动铺平了道路。

    SLAC的科学家、这份研究的主要作者之一克雷恩(James Cryan)说:“在此之前,我们能准确地观测原子核的运动,但是对于运动速度快得多的、对推动化学反应起到重要作用的电子的活动情况,却缺乏了解。利用X射线激光,我们能看到电子如何运动,如何为化学反应作好准备。这推动了超高速前沿科学领域的发展。”

    这份研究称,对如此短瞬间电子活动的研究,可以揭示如光合作用吸收光线的瞬间如何推动电子的活动、并激发后续级联发生的、慢得多的各种反应过程,最终产生氧气。

    研究者称,电子活动催生化学反应的过程,不仅在生物系统,在化工业、材料科学等各种领域都起着重要作用。

    另一位主要作者SLAC的马里内利(Agostino Marinelli)说:“这让我们能做很多以前一直想用X射线激光实现的工作,现在还能在阿秒级别时间尺度上进行。”

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