科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

西班牙光子科學(xué)研究所科學(xué)家成功制造出持續(xù)時(shí)間僅19.2阿秒的軟X射線脈沖，這是迄今產(chǎn)生的最短、最亮的軟X射線脈沖。該成果相當(dāng)于打造出一臺(tái)“超快相機(jī)”，能以空前的精細(xì)程度實(shí)時(shí)捕捉電子動(dòng)態(tài)，為觀測(cè)以往難以觸及的微觀過(guò)程提供了有力工具，將極大推動(dòng)材料科學(xué)、量子技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《超快科學(xué)》雜志。

軟X射線通常指低能量、波長(zhǎng)較長(zhǎng)、穿透力較弱的X射線，其光譜特征如同“指紋”，可幫助科學(xué)家追蹤特定原子周圍電子在反應(yīng)或相變過(guò)程中的重組行為。然而，電子運(yùn)動(dòng)發(fā)生在阿秒尺度（1阿秒為百億億分之一秒），捕捉這類過(guò)程需要與之匹配的超短光脈沖，傳統(tǒng)測(cè)量手段難以實(shí)現(xiàn)。

為突破這一限制，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)高次諧波產(chǎn)生、先進(jìn)激光工程與阿秒計(jì)量等一系列創(chuàng)新技術(shù)，成功制備出19.2阿秒的軟X射線脈沖。

此前，該團(tuán)隊(duì)已在軟X射線波段實(shí)現(xiàn)阿秒脈沖的分離與產(chǎn)生，并借此研究了電子與固體晶格的相互作用，揭示了分子環(huán)在聚合等過(guò)程中的開啟機(jī)制。隨著測(cè)量方法的進(jìn)一步優(yōu)化，如今他們成功創(chuàng)造并確認(rèn)了迄今最短的光脈沖紀(jì)錄。

這種極短、高亮的軟X射線脈沖兼具超高時(shí)間分辨率與寬譜相干特性，使直接觀測(cè)光伏、催化、關(guān)聯(lián)材料及量子器件中的電子動(dòng)態(tài)成為可能。它不僅可用于探索原子、分子和固體中的電子行為、多體相互作用、分子中的超快電荷遷移、凝聚態(tài)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，以及非絕熱能量流動(dòng)，也為在物理、化學(xué)、生物與量子科學(xué)等多領(lǐng)域取得突破奠定了基礎(chǔ)。

團(tuán)隊(duì)指出，通過(guò)將阿秒科學(xué)推進(jìn)至原子時(shí)間單位以下，該研究為探索物質(zhì)在最基本時(shí)空尺度上的行為提供了關(guān)鍵工具。