Ученые создали уникальный рентгеновский метод для наблюдения за электронами
Международная группа исследователей совершила значительный прогресс в изучении микромира. Впервые стало возможным наблюдение за перемещениями электронов в ходе химических реакций с невиданной ранее точностью. Это стало реальностью благодаря разработке инновационной технологии рентгеновской спектроскопии, позволяющей визуализировать скоротечные процессы на атомном уровне.
Электроны в возбужденном состоянии перемещаются с колоссальной скоростью, что затрудняет их наблюдение при стандартных методах. Однако ученые нашли способ обойти эту проблему, используя Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах (XFEL) в Германии. Это уникальное устройство обладает высокой интенсивностью и генерирует до 27 тысяч рентгеновских импульсов в секунду, что играет решающую роль в получении четких изображений.
В своей работе исследователи применили метод стохастического вынужденного рентгеновского комбинационного рассеяния (s-SXRS), подробное описание которого опубликовано в журнале Nature. С помощью XFEL ученые направили рентгеновские импульсы на камеру с неоновым газом. Взаимодействие лазерного излучения с неоном вызвало ответ в виде рамановских сигналов слабых электронных колебаний, которые были усилены почти в миллиард раз. Эти сигналы затем были проанализированы с помощью спектрометра, разделяющего их по длинам волн.
Экспериментальная установка позволила получить данные от 18 тысяч отдельных импульсов. Это обеспечило энергетическое разрешение лучше 0,2 электронвольта параметр, ранее считавшийся недостижимым. Такой уровень детализации сравним с возможностями флуоресцентной микроскопии сверхвысокого разрешения, за достижения в которой в 2014 году была присуждена Нобелевская премия по химии.
Новый метод открывает принципиально новые возможности в изучении структуры и поведения электронов. Теперь можно не только наблюдать за движением электронов вокруг ядер атомов, но и отслеживать их участие в химических процессах в реальном времени. Это открытие может оказать значительное влияние на развитие материаловедения и смежных научных областей, где понимание тонких электронных процессов имеет ключевое значение, сообщает Monavista.