世界最快相机以19.2阿秒X射线脉冲实时追踪电子运动

利用19.2阿秒的软X射线脉冲，科学家首次在电子运动的自然时间尺度上观测其动态。

电子运动终于被捕捉到了。

数十年来，科学家们早已知道电子无声地主宰着几乎所有过程：化学反应如何进行、材料如何导电、能量如何在生物分子间传递，乃至量子技术如何运作。

问题从来不在理论，而在时间尺度。

电子运动发生在阿秒时间尺度（1阿秒为10⁻¹⁸秒），传统仪器根本无法解析。

如今这项壁垒已被打破。研究人员成功产生19.2阿秒的软X射线脉冲，构建出史上最快的"相机"，能以空前清晰的视野实时捕捉电子动力学。

这项由ICFO研究所开发的脉冲，是目前最短、最亮的软X射线闪光。

仅19.2阿秒的持续时间，为观察反应过程、相变和能量转移中的电子运动开启了全新窗口。

软X射线的独特优势在于能对特定原子进行"指纹识别"。

这种超短闪光使科学家能追踪电子如何在原子周围重组，揭示材料性质变化或分子反应过程的奥秘。

要产生如此短暂的孤立脉冲绝非易事，这需要高次谐波生成、精密激光工程和阿秒计量技术的协同突破。

这些创新将脉冲测量推向全新境界，使得曾经只能推算的脉冲持续时间得以精确验证。

这项成果历经十年积淀。早在2015年，Jens Biegert教授团队就首次实现了软X射线波段的阿秒脉冲隔离。

当年的突破已展现出强大潜力：成功解析固体中电子与晶格的相互作用，揭示分子环开环机制（如聚合反应的初始步骤）。

然而当时精确测量脉冲持续时间仍是挑战，现有技术难以确定闪光的确切时长。

这一瓶颈持续了近十年。

突破来自全新的脉冲重构方法。

第一作者Fernando Ardana-Lamas博士回忆："当我加入课题组看到条纹轨迹时，就知道必须用新方法进行脉冲重构。如今我们可以宣告：据我们所知，这是世界上最短的光脉冲！"

这一确认创造了新纪录，将阿秒科学推向了被称为"原子时间单位"的超快物理基本极限。

这项突破的影响跨越多个学科。直接观测电子运动的能力，可能彻底改变光伏、催化、关联材料及下一代量子器件的研究范式。

Biegert教授指出："这种新能力为物理、化学、生物学和量子科学的突破铺平了道路，让我们能直接观测物质最基础层面的行为机制。"

对研究者而言，这种脉冲不仅更快，而且更亮、更纯净、更精确，提供了与电子自然时间尺度完美匹配的研究工具。

随着技术基础的奠定，该领域正从间接推断迈向实时观测的时代。

正如Biegert教授所言，基础已然奠定，"未来无可限量"。

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