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            萬億分之一秒 紅外脈沖拍攝高清“分子旋轉電影”

            儀器信息網 2019/08/02 16:38:39 點擊 475 次
            默克工藝
            [導讀] 圓夢,科學家通過創新的紅外激光脈沖技術,能以萬億分之一秒的超快速度,拍攝羰基硫化物分子旋轉的動態高清影像。

            在動態過程中捕捉原子超快運動,對于分子物理學始終是一個夢想,因為通常需要波長為原子大小的高能輻射才能看到細節。然而近日,科學家竟然通過創新的紅外激光脈沖技術,能以萬億分之一秒的超快速度,拍攝羰基硫化物分子旋轉的動態高清影像。

             

            羰基硫化物分子旋轉電影實錄

            科學界常用電子顯微鏡來觀測分子及分子的大小。現代電子顯微鏡最大放大倍率可超過300萬倍,甚至能直接觀察到某些重金屬的原子和晶體中排列整齊的原子點陣。然而想要觀測其動態影像則十分困難。

            相關負責人介紹了這項成果的原理:首先使用兩個紅外激光脈沖,它們彼此精確調諧并相隔38萬億分之一秒(皮秒),以使羰基硫化物分子一致快速旋轉(即相干)。另外使用具有更長波長的另一個激光脈沖,以每個約0.2萬億分之一秒的間隔確定分子的位置。通過這樣的方法,科學家拍攝了651張照片,按順序組裝,圖片產生125皮秒的分子旋轉膠片。羰基硫化物分子是由一個氧,一個碳和一個硫原子組成的棒狀分子,需要大約82萬億分之一秒,才能完成一整圈,因此科學家的膠片覆蓋了其分子旋轉的一個半周期。


            研究者還分享了羰基硫化物分子旋轉周期確定的方法:分子級的位置和動量受量子力學支配,不能以最高精度同時確定;只能定義在特定時間點在特定位置找到分子的特定概率,即分子不是簡單地指向一個方向,而是同時指向不同的方向——每個方向具有不同的概率。這正是我們在本研究中通過實驗成像的那些方向和概率。而研究人員正是從大約82皮秒后這些單個圖像開始重復的事實來推斷出羰基硫化物分子的旋轉周期的。據了解,這項技術也可以用于拍攝分子或手性化合物的內部扭曲等其他分子和過程的動力學指導電影。

            [來源:儀器信息網]  未經授權不得轉載
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            編輯: 李易明
            hach
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            • 點贊科學家
              08月26日 17:21:54
            • 厲害!
              08月06日 10:28:42

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