世界最快相機以19.2阿秒X射線脈沖實時追蹤電子運動

利用19.2阿秒的軟X射線脈沖，科學家首次在電子運動的自然時間尺度上觀測其動態。

電子運動終于被捕捉到了。

數十年來，科學家們早已知道電子無聲地主宰著幾乎所有過程：化學反應如何進行、材料如何導電、能量如何在生物分子間傳遞，乃至量子技術如何運作。

問題從來不在理論，而在時間尺度。

電子運動發生在阿秒時間尺度（1阿秒為10?1?秒），傳統儀器根本無法解析。

如今這項壁壘已被打破。研究人員成功產生19.2阿秒的軟X射線脈沖，構建出史上最快的"相機"，能以空前清晰的視野實時捕捉電子動力學。

這項由ICFO研究所開發的脈沖，是目前最短、最亮的軟X射線閃光。

僅19.2阿秒的持續時間，為觀察反應過程、相變和能量轉移中的電子運動開啟了全新窗口。

軟X射線的獨特優勢在于能對特定原子進行"指紋識別"。

這種超短閃光使科學家能追蹤電子如何在原子周圍重組，揭示材料性質變化或分子反應過程的奧秘。

要產生如此短暫的孤立脈沖絕非易事，這需要高次諧波生成、精密激光工程和阿秒計量技術的協同突破。

這些創新將脈沖測量推向全新境界，使得曾經只能推算的脈沖持續時間得以精確驗證。

這項成果歷經十年積淀。早在2015年，Jens Biegert教授團隊就首次實現了軟X射線波段的阿秒脈沖隔離。

當年的突破已展現出強大潛力：成功解析固體中電子與晶格的相互作用，揭示分子環開環機制（如聚合反應的初始步驟）。

然而當時精確測量脈沖持續時間仍是挑戰，現有技術難以確定閃光的確切時長。

這一瓶頸持續了近十年。

突破來自全新的脈沖重構方法。

第一作者Fernando Ardana-Lamas博士回憶："當我加入課題組看到條紋軌跡時，就知道必須用新方法進行脈沖重構。如今我們可以宣告：據我們所知，這是世界上最短的光脈沖！"

這一確認創造了新紀錄，將阿秒科學推向了被稱為"原子時間單位"的超快物理基本極限。

這項突破的影響跨越多個學科。直接觀測電子運動的能力，可能徹底改變光伏、催化、關聯材料及下一代量子器件的研究范式。

Biegert教授指出："這種新能力為物理、化學、生物學和量子科學的突破鋪平了道路，讓我們能直接觀測物質最基礎層面的行為機制。"

對研究者而言，這種脈沖不僅更快，而且更亮、更純凈、更精確，提供了與電子自然時間尺度完美匹配的研究工具。

隨著技術基礎的奠定，該領域正從間接推斷邁向實時觀測的時代。

正如Biegert教授所言，基礎已然奠定，"未來無可限量"。

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