在量子世界中，物體由波函式描述。例如，分子周圍的電子存在於波狀軌道中，這些軌道是彌散的形狀，決定了電子的能量以及分子發生各種化學反應的傾向。但是軌道是難以捉摸的生物，由於海森堡的不確定性原理，它們完全而準確地成像的日常努力會受到挑戰。但是，現在，加拿大渥太華國家研究委員會的研究人員已經生成了氮分子周圍最外層電子軌道的 3D 掃描。成像方法的“快門速度”足夠快，有一天可能會對處於化學反應中間的分子進行掃描。
該小組由 Paul B. Corkum 和 David M. Villeneuve 領導，他們使用持續僅 30 飛秒（3 x 10⁻¹⁴ 秒）的雷射脈衝。在雷射脈衝過程中，光波的電場振盪約十幾次。每次振盪都會將氮分子的最外層電子從分子中驅動出來，然後再返回。
儘管看起來該團隊依賴雷射“照亮”電子，但實際上是電子在返回分子的途中充當成像光束。更準確地說，雷射的場將一小部分電子波函式驅動離開並返回。可以把它想象成電子同時處於兩個位置；它大部分仍保持在氮氣周圍的原始軌道中，但部分被撕裂。
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急劇加速將行進的電子波變成平面波，就像一個具有極短波長的電子束的良好規則脈衝一樣，這正是用於成像的光束。當平面波返回並穿過分子時，它會與電子波函式的靜止部分產生干涉圖案，就像兩條水波相交併形成棋盤格擾動一樣。
要完成成像，必須檢測到該干涉圖案。當平面波沿傳播時，該圖案會快速振盪，從而發出研究人員觀察到的紫外線輻射。當行進的電子波看到時，有關電子軌道陰影的資訊會印在紫外線發射上。要生成 3D 影像，需要像醫院的 CT 掃描器一樣，在不同的角度重複該過程。這些角度是透過在成像脈衝到達前幾皮秒（10⁻¹² 秒）使用較弱的雷射脈衝將樣品中的所有氮分子對齊來設定的。
成像結果與理論計算的電子軌道形狀非常吻合。慕尼黑附近馬克斯·普朗克量子光學研究所的 Ferenc Krausz 說：“當我第一次看到實驗獲得的分子軌道影像時，我感到非常興奮。” “這項技術具有巨大的潛力。” 在 2003 年底，Krausz 的研究小組展示了另一種使用 250 阿秒 (2.5 x 10⁻¹⁶ 秒) 的極紫外光脈衝進行成像的方法，這是有史以來產生的最短光脈衝。這兩種方法是互補的——Krausz 的方法涉及內層電子的動力學，而 Corkum 和 Villeneuve 的方法則作用於最外層電子。
人們非常感興趣的是將該技術應用於更復雜的分子以及在進行化學反應過程中捕獲的分子。Villeneuve 說，他正在考慮三氟甲基碘，該分子可以透過該小組雷射發出的脈衝分解。“然後我們可以追蹤解離過程，”他說，“並測量原子如何移動。”