През последното десетилетие подобренията в лазерите позволиха на изследователите да изучават химичните реакции, както никога досега. Сега те са на път да отидат една стъпка по-напред, тъй като е открит нов рентгенов лазер, който ще може да проследява движението на електрони в молекулите, процес, който е толкова бърз, че се измерва в ато секунди.

Както се съобщава в Nature Photonics, Националният ускорител на SLAC на Министерството на енергетиката, стациониран в университета Standford, е разработил лазер, който изстрелва рентгенови импулси в част от секундата. Тези импулси се използват за „фотографиране“ на движението на електрони и атоми, докато те се изместват по време на химическа реакция. Отварянето на този прозорец в квантовия свят ще има важни последици за разбирането как се инициират молекулярни процеси в биологията, химията, и други.

Устройството се нарича рентгеново-лазерно усилено генериране на ато секундни импулси (XLEAP) и то произвежда лазерни пръсвания на всеки 280 ато секунди, около четвърт милионна част от милиарда от секундата. Или казано по друг начин, интервалът между изблици е една секунда, каквато е една секунда за 113 милиона години.

„Досега можехме точно да наблюдаваме движенията на атомните ядра, но много по-бързите движения на електрон, които всъщност водят химически реакции, не“, казва в изявление по електронната поща ученият от SLAC Джеймс Криан, един от водещите автори на статията. „С този напредък ще можем да използваме рентгенов лазер, за да видим как се движат електрони и как това поставя основата на следващата химия. Това изтласква границите на свръх бързата наука. „

Екипът успява да създаде прецизно числени двойки ато секундни рентгенови импулси, които стартират електроните в движение и след това успяват да ги щракнат. Тъй като наблюденията на XLEAP са само моментни снимки на случващото се, те се събират, за да създадат филми за, които след това могат да бъдат използвани за наблюдение и по-добро разбиране на това как действат тези реакции.

„XLEAP е наистина голям напредък. Ато секундните им рентгенови импулси с безпрецедентна интензивност и гъвкавост са пробивно средство за наблюдение и контрол на движението на електроните в отделни атомни площадки в сложни системи “, Линда Йънг, експерт по рентгенова наука в Националната лаборатория Аргон на DOE и Университета на Чикаго, който не е участвал в проучването, заяви.

Екипът вече има интересни наблюдения, но системата се усъвършенства, за да достигне дори по-високи енергии и потенциално по-кратки времеви импулси.