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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。”