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这个分子模型代表铁质联吡啶,含有中心铁原子(以青色显示)氮原子以深蓝色显示,碳原子以绿色显示,氢原子以灰色显示信用:物理化学杂志A使用LCLS X射线激光,研究人员已经证明了使用X射线吸收光谱技术操纵和研究超快能量转移的能力。电子在分子内部和分子之间移动的方式,在能量传递过程中传递能量,在许多化学和生物过程中起着重要作用,例如光合作用和太阳能电池中阳光转化为能量但是这种能量转移中最快的步骤已经无法检测在本月发表于“物理化学杂志”A的论文中,研究人员证明他们可以操纵和研究这些超快能量转移利用SLAC的X射线激光器,Linac相干光源该技术为快速切换提供了新的见解磁性和一系列样品中电荷的运动令人惊讶的是,研究人员发现,他们观察到的电子运动并不能很好地适应当前模型 - 可能是这种电子转移过程中未知步骤的标志,Marco表示法国雷恩大学的Cammarata是实验的关键研究员“如果是这样的话,那将是一个非常重要的理解结果,”Cammarata说,并可能导致现有理论和模型的修订结果他说,鉴于实验中使用的含铁化合物已经得到如此广泛的研究,他们说“产生了比预期更有趣的数据”。在LCLS实验中,研究人员用快速光学激光脉冲击中含有溶解铁化合物的液体流光这激发了化合物中的分子,重新排列它们的电子并改变它们的磁性。一万分之一秒之后它们就变成了它们用来自LCLS的X射线激光束的超短脉冲击中相同的样品来记录这些变化各种波长的X射线被样品吸收的方式可用于理解其电子特性和分子几何形状这种技术称为X射线吸收光谱,已广泛应用于同步加速器光源但这是第一次使用LCLS X射线激光器成功演示了该实验于2010年进行,该技术已在多个LCLS实验中得到应用。两个激光脉冲之间的时间和X射线脉冲的波长,研究人员能够看到第一个脉冲如何改变样品的电子和结构特性凭借其强烈的超亮X射线脉冲,LCLS收集数据Cammarata说,这些过程的发生速度比使用最先进的同步加速器快一千倍,为这个超快速领域提供了一个新的窗口。 LCLS的结果表明能量转移过程中一个以前未知的阶段,因为样品化合物从其原始的稳定状态转变为新的,大部分稳定或“亚稳态”状态Cammarata说他一直在与LCLS和FLASH的合作者一起工作德国DESY实验室的X射线激光器用于改善这些实验中使用的可见光和X射线激光器的同步性他们还在改进系统,将溶解的样品流传送到激光器的路径中这样的增强可能是第一次允许研究人员确定气体,液体和固体标本中最早的光触发变化“需要新的实验数据来开发理论模型来解释我们观察到的过程,”Cammarata说,并指出后续研究正在继续Henrik Lemke, LCLS仪器科学家和该论文的第一作者表示,X射线激光器性能和仪器仪表的进一步改进可能会揭示过程研究使用其他X射线源观察磁性和电子电荷状态之间的相互作用,发现在更短的时间尺度X射线激光器“开场”,他说这些信息可以帮助科学家理解和定制许多化学物质的功能,生物和工艺过程用LCLS的X射线泵探针仪器进行实验 它使用超短激光脉冲“泵浦”或激发样品中的反应,然后是X射线激光脉冲,“探测”并解决样品中的最终变化除了SLAC和雷恩大学的科学家,实验还包括来自斯坦福PULSE研究所的研究人员,德国汉堡的欧洲X射线自由电子激光器(XFEL),伊利诺伊州的阿贡国家实验室和西北大学,丹麦技术大学,韩国高等科学技术研究所(KAIST)和韩国Inha大学出版物:“在硬X射线自由电子激光器上的飞秒X射线吸收光谱:应用于自旋交叉动力学”,J Phys Chem A(2013); DOI:101021 / jp312559h资料来源:Glenn Roberts Jr,SLAC国家加速器实验室图片:

作者:仲长谴惋