超快光纤电子枪 揭示原子运动

科学中最持久的“圣杯”实验之一是试图在结构变化期间直接观察原子运动。这一前景支撑着整个化学领域，因为在过渡状态期间发生了化学过程 - 将反应物配置与产品配置分开的不归路。

这种过渡状态是什么样的，并且鉴于大量不同的可能核配置，系统如何找到实现它的方法?

现在，在AIP出版社的应用物理快报杂志上，马克斯普朗克物质结构和动力学研究所的研究人员正在报告具有足够亮度的“超亮”电子源，以实时点亮原子运动 - 在时间尺度上100飞秒，使这些来源与化学特别相关，因为原子运动发生在那个时间窗口。

在看到使用高能(100千伏)电子束的大块薄膜中相变的第一个原子电影之后，研究人员想知道他们是否能够获得表面反应的原子分辨率 - 发生在前几个单层材料中 - 以获得更好地了解表面催化作用。

因此他们设计了一种低能量(1-2千伏)时间分辨电子衍射概念，利用光纤实现小型化和拉伸电子脉冲的能力，然后应用条纹相机技术，可能获得亚皮秒时间分辨率 - 这是一项艰巨的任务在低电子能量范围内。

“第一批原子电影使用类似于旧的8毫米相机的频闪方法，逐帧，其中激光激发脉冲触发结构，然后电子脉冲用于照亮原子位置，”共同作者说。 Dwayne Miller。“我们相信条纹相机可以在由故意拉伸的电子脉冲定义的窗口内一次拍摄整部电影。它解决了电子数量低的问题，并大大提高了图像质量。”

在无数可能的核配置中，该小组发现系统崩溃到几个指导化学的关键模式，并且可以推断出在过渡状态或障碍穿越区域中发生的维数的减少。“我们直接看到了关闭闭环，电子转移和键断裂的第一部原子电影，”米勒说。