实时观察电子运动 _电子

在最基本的层次上，理解化学意味着了解电子在做什么。一项发表在《化学物理学报》上的研究不仅实时描绘了电子运动而且观察到了电子质子协同迁移。这种迁移与晶体模型硫酸铵中任何已知的相变都有显著不同。通过把X射线粉末衍射延伸到飞秒领域，研究人员能够描绘硫酸铵晶体内光激发后电荷的位置移动。
【实时观察电子运动】“ 我们的实验原型产生了一个类似原子在行动的‘分子电影’，” 德国马克斯玻恩非线性光学和短时间光谱学研究所的作者Michael Woerner说。“时空分辨率分别是在原子时间和大小的级别。”
电子位置是通过观察持续数十飞秒（千万亿分之一秒）的X射线脉冲衍射来测绘的。质子和其它核子的位置是从高电子密度区域的位置推导而出。在晶体中，被激发的电子从硫酸基团迁移到晶格中的一个狭窄通道。这个通道由于质子也从相邻的铵基团进入其中而达到稳定。这种迁移机制以前没有被观察到或被建议过，研究者们原本预期会看到比此更小的位移。
据Woerner说，此项技术应能适用于从生物分子到高温超导体等各类材料的结构研究。“我们预期该技术将被应用到很多有意思的材料系统。”他说。“原则上，飞秒X射线粉末衍射可用于物质的任何结晶态。只有晶体的复杂性和重元素的存在，降低了X射线穿透深度，才导致了一些限制。”

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