高速X射線脈衝或可捕捉原子運動

加入我們的科學愛好者社群!


關於支援科學新聞業

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞業 訂閱。透過購買訂閱,您將幫助確保未來能夠繼續刊登關於塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的報道。


長期以來,X射線已被證明在研究物質的微觀結構方面非常有用。現在,科學家們已經朝著將X射線成像技術提升到新的水平邁出了重要一步。《自然》雜誌的最新一期報告描述了一種超快開關的開發,這種開關可以讓研究人員使用X射線束來捕捉分子反應的動態。

足夠快速地開關X射線以凍結原子運動並非易事。但密歇根大學的馬修·F·德坎普和他的同事們發現,他們可以使用鍺晶體來控制X射線脈衝的時序,從而實現這種速度。由此產生的開關的功能很像相機的快門。在光線充足的情況下,快門速度越快,相機就越能凍結運動中的物體。但是,雖然相機快門的速度可能達到千分之一秒左右,但新的開關允許皮秒時間(即萬億分之一秒)的X射線脈衝——足夠快,可以記錄化學反應過程中分子結構的變化。

存在其他在相當快的時間尺度上控制X射線的技術,但它們各有侵入性,並且僅適用於某些X射線束線。維也納技術大學的費倫茨·克勞斯和克里斯蒂安·施皮爾曼在隨附的評論中寫道,相比之下,德坎普團隊開發的開關“是一種通用工具,可以新增到幾乎每個束線,而無需觸及光源”。他們補充說,“仍然存在許多挑戰,例如透過使用電子激發來縮短開關時間,以及提高開關效率以產生具有良好對比度的X射線脈衝。”“但是,一旦這些問題得到解決,這種超快開關可能會成為X射線工具箱中的關鍵元件,用於探測物質的結構動力學。”

Kate Wong is an award-winning science writer and senior editor at 大眾科學 focused on evolution, ecology, anthropology, archaeology, paleontology and animal behavior. She is fascinated by human origins, which she has covered for more than 25 years. Recently she has become obsessed with birds. Her reporting has taken her to caves in France and Croatia that Neandertals once called home, to the shores of Kenya's Lake Turkana in search of the oldest stone tools in the world, to Madagascar on an expedition to unearth ancient mammals and dinosaurs, to the icy waters of Antarctica, where humpback whales feast on krill, and on a "Big Day" race around the state of Connecticut to find as many bird species as possible in 24 hours. Kate is co-author, with Donald Johanson, of Lucy's Legacy: The Quest for Human Origins. She holds a bachelor of science degree in biological anthropology and zoology from the University of Michigan. Follow Wong on X (formerly Twitter) @katewong

More by Kate Wong
© .