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长期以来,X射线已被证明在研究物质的微观结构方面非常有用。现在,科学家们已经朝着将X射线成像技术提升到新的水平迈出了重要一步。《自然》杂志的最新一期报告描述了一种超快开关的开发,这种开关可以让研究人员使用X射线束来捕捉分子反应的动态。
足够快速地开关X射线以冻结原子运动并非易事。但密歇根大学的马修·F·德坎普和他的同事们发现,他们可以使用锗晶体来控制X射线脉冲的时序,从而实现这种速度。由此产生的开关的功能很像相机的快门。在光线充足的情况下,快门速度越快,相机就越能冻结运动中的物体。但是,虽然相机快门的速度可能达到千分之一秒左右,但新的开关允许皮秒时间(即万亿分之一秒)的X射线脉冲——足够快,可以记录化学反应过程中分子结构的变化。
存在其他在相当快的时间尺度上控制X射线的技术,但它们各有侵入性,并且仅适用于某些X射线束线。维也纳技术大学的费伦茨·克劳斯和克里斯蒂安·施皮尔曼在随附的评论中写道,相比之下,德坎普团队开发的开关“是一种通用工具,可以添加到几乎每个束线,而无需触及光源”。他们补充说,“仍然存在许多挑战,例如通过使用电子激发来缩短开关时间,以及提高开关效率以产生具有良好对比度的X射线脉冲。”“但是,一旦这些问题得到解决,这种超快开关可能会成为X射线工具箱中的关键组件,用于探测物质的结构动力学。”