• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
18.07.2025, 14:43
Елена Авдеева
4
6,2 тыс

Новый рентгеновский метод позволил впервые увидеть движение электронов

❋ 4.5

Проследить в сверхвысоком разрешении за динамикой электронного микромира, играющего ключевую роль в химических реакциях, до сих пор не удавалось ни химикам, ни физикам. Электроны в возбужденном состоянии движутся с невероятной скоростью и прежде оставались размытыми или невидимыми при изучении. Международная группа ученых добилась беспрецедентной детализации и разрешения электронных процессов, применив инновационный подход к рентгеновской спектроскопии.

Экспериментальная схема работы нового метода / © Kai Li et al.

Для получения детальных снимков атомных взаимодействий исследователи использовали одну из самых мощных, с точки зрения энергии электронов и яркости, установок — Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах XFEL (Германия). В то время как оптический микроскоп не позволяет увидеть объекты, меньшие по размеру, чем длина волны в спектре видимого света, длина волны рентгеновского излучения достаточно короткая, чтобы разглядеть вещества на уровне атомов.

Европейский XFEL способен генерировать до 27 тысяч таких импульсов в секунду, что дало возможность опробовать на нем новый метод, названный стохастическим вынужденным рентгеновским комбинационным рассеянием (s-SXRS). Подробнее он описан в научной статье, опубликованной в журнале Nature.

Ученые создали экспериментальную установку, с помощью которой направили пучки импульсов рентгеновского лазера XFEL на неоновую газовую ячейку. Проходя через газ, те вызывали ответные — рамановские — сигналы электронов в атомах неона, которые усиливались почти в миллиард раз и проходили через решетчатый спектрометр, разделяющий свет на различные длины волн.

Используя 18 тысяч одиночных импульсов, исследователи превзошли инструментальное разрешение по энергии 0,2 электронвольта, тем самым создав условия сверхвысокого разрешения. Они аналогичны условиям сверхвысокой флуоресцентной микроскопии, за развитие которых в 2014 году присуждена Нобелевская премия по химии.

Таким образом, новый метод значительно повысил детализацию рентгеновской спектроскопии, изучающей расположение электронов вокруг атомных центров. Применение предложенной генерации чрезвычайно коротких рентгеновских импульсов длительностью менее одной фемтосекунды дает понимание динамики сложных химических реакций, что открывает новые возможности в материаловедении.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
7 сентября, 11:15
Росатом

Акционерное общество «Росатом — Возобновляемая энергия» построит в Амурской области завод по сборке элементов ветрогенераторов. Оборудование потребуется для будущих ветроэлектростанций на Дальнем Востоке. Сейчас крупные детали производят практически в другом конце страны. Собирать крупные узлы на месте будет дешевле, чем везти их.

7 сентября, 12:55
НовГУ

91% родителей считают игры важными для развития ребенка, однако лишь единицы сами предлагают детям поиграть. Взрослые сильно тревожатся из-за увлечения детей смартфонами, хотя зачастую сами преувеличивают время, которое школьники проводят в сети. К таким выводам пришли ученые НовГУ, изучив, как гаджеты и занятость взрослых меняют досуг младшеклассников.

7 сентября, 15:18
Александр Березин

С помпой объявленный два года назад проект Илона Маска наконец стал официально перевозить людей. Американские власти уже начали аудит того, насколько легальны такие машины, многие сомневаются в успешности проекта для Tesla. Впрочем, у него есть проблемы куда серьезнее и аудита, и плохого отношения западных медиа к главе компании.

2 сентября, 11:31
СПбГУ

Группа российских исследователей, в которую вошли океанологи Санкт-Петербургского университета, выявила существование ранее неизвестных механизмов распространения «волн Россби». В ходе работы им удалось зафиксировать точки, где перенос энергии прекращается, а траектории движения воды претерпевают изменения. Дополнительно ученые обнаружили асимметрию в динамике волновых процессов, зарождающихся у западных и восточных прибрежных течений.

7 сентября, 11:15
Росатом

Акционерное общество «Росатом — Возобновляемая энергия» построит в Амурской области завод по сборке элементов ветрогенераторов. Оборудование потребуется для будущих ветроэлектростанций на Дальнем Востоке. Сейчас крупные детали производят практически в другом конце страны. Собирать крупные узлы на месте будет дешевле, чем везти их.

3 сентября, 17:08
Росатом

«Росатом» рассматривает возможность создать под Мурманском новое предприятие для достройки плавучих атомных энергоблоков. Причина в том, что количество заказов госкорпорации растет, а существующих мощностей партнеров может не хватить.

9 августа, 19:34
Марк Чернов

Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.

28 августа, 15:43
Татьяна Зайцева

Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.

19 августа, 18:31
Александр Березин

После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.

[miniorange_social_login]

Комментарии

4 Комментария
Boris Kozlov
20.07.2025
Честно говоря, заголовок весьма интригующий, но из пересказа статьи ничего не понятно. Ссылки на оригинал я не заметил, да он, скорее всего за пейволом. Вижу, что удалось снять рентгеновские спектры с повышенным разрешением. Судя по картинке, уширение (или расщепление?) наблюдаемых линий трактуется, как свидетельство движения электрона. Главный вопрос (от заголовка) - как там с принципом неопределенности Гейзенберга? Как мы помним, время жизни в возбужденном состоянии прямо коррелирует с определённостью энргии этого состояния (шириной линии в нашем случае). То есть, размытие линии при переходе на сверх-короткие возбуждения стоит ожидать. Короче, интересна трактовка наблюдаемого расщепления. Или какое-то расширение тезиса о "впервые увиденном движении электронов"
Но ни фото, ни видео мы вам не покажем