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让分子爆炸来捕获分子图像

2022-02-23 21:38     来源:环球科学     X射线激光器 分子图像 X射线

近日,一项发表于《自然·物理学》的研究用世界上最大的X射线激光器,和显微成像谱仪,拍摄到了碘吡啶复杂分子在原子级尺度的清晰图像。这是迄今为止对复杂分子拍摄的清晰度最高的图像。这些图像对于未来录制分子变化过程的视频非常重要,而高分辨率视频能提供化学或物理变化过程的具体细节。

用库仑爆炸成像法对碘吡啶分子成像的艺术示意图。图片来源:Goethe University Frankfurt am Main

研究人员利用的是一种被称作“库仑爆炸成像”的方法。高强度且波长超短的X射线激光能“敲掉”分子中的大部分电子,即让这些电子脱离分子的束缚。此时,带正电的原子之间的静电斥力让分子在飞秒内就会发生爆炸。随后,爆炸后分离的离子碎片在电场的“引导”下进入检测器以被成像,之后再按照这些碎片确切的位置和时间将碎片的图像拼凑成分子图像。此前这种方法主要用于成像不超过5个原子的小分子,但现在这项研究突破了这个限制。

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