Аттосекундная наука, удостоенная Нобелевской премии по физике в 2023 году, открыла для человечества мир сверхбыстрых процессов, происходящих в материи на уровне движения электронов. Ранее, из-за ограничений источников света, большинство аттосекундных исследований сводились к спектроскопическим измерениям, но не к прямой визуализации. Однако, новое исследование, проведенное учеными из Гамбурга с применением Рентгеновского лазера на свободных электронах (FEL) в Национальной лаборатории SLAC в Калифорнии, США, совершило прорыв в этой области.
Используя ультракороткие импульсы рентгеновского излучения, ученые обнаружили феномен, получивший название «транзиентные ионные резонансы». Вопреки ожиданиям, что ионизация должна ослабить рассеяние рентгеновского излучения, они обнаружили, что при определенных условиях сверхкоротких импульсов FEL ионы начинают рассеивать рентгеновское излучение гораздо эффективнее. Этот неожиданный эффект приводит к усилению яркости и детализации дифракционных изображений.
Традиционно, ионизация атомов снижает их способность рассеивать рентгеновское излучение. Однако, исследование команды из Гамбурга продемонстрировало, что в условиях сверхкоротких импульсов FEL ионные резонансы способны кратковременно усилить эту способность. Как отмечает Таис Горкховер, один из ведущих авторов исследования из Гамбургского университета, это «неожиданное усиление сигнала» было тщательно проверено и подтверждено. Этот эффект открывает совершенно новые перспективы для визуализации ультрабыстрых процессов.
Этот прорыв в понимании взаимодействия рентгеновского излучения со веществом имеет далеко идущие последствия для визуализации сверхбыстрых процессов. Благодаря усилению яркости и разрешения дифракционных изображений становится возможным наблюдение за такими динамическими явлениями, как химические реакции и каталитические превращения на фемтосекундном масштабе. «Наш новый подход позволяет достичь беспрецедентного временного разрешения в рентгеновской дифракции», – подчеркивает Штефан Кушель, первый автор исследования.
Новые технологические достижения позволяют раздвигать границы в области рентгеновской визуализации, открывая новые горизонты для научных исследований. Заветная цель современной науки – визуализация движения отдельных атомов, становится все более реальной благодаря этому открытию.
Возможность точной настройки параметров импульсов рентгеновского излучения играет ключевую роль в получении ранее недоступных деталей. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, демонстрирует потенциал этого нового подхода, открывая новые возможности для исследований в различных областях науки, таких как химия, материаловедение и нанотехнологии.
Статья под названием «Нелинейное усиление ультрабыстрой рентгеновской дифракции посредством транзиентных резонансов» (Non-linear enhancement of ultrafast X-ray diffraction through transient resonances), авторским коллективом во главе со Штефаном Кушелем и Таис Горкховер из Гамбургского университета, представляет собой прорыв, демонстрирующий новые возможности рентгеновских лазеров для изучения фундаментальных процессов в материи. Публикация планируется в 2025 году.
Ученые из университета Гамбурга, в рамках кластера Excellence CUI: Advanced Imaging of Matter, совершили прорыв в области аттосекундной науки. Работа, опубликованная в журнале Nature Communications (2025), и под руководством Таис Горкховер, описывает революционный метод использования ионных резонансов для усиления рентгеновской дифракции.
Исследование, проведенное на базе рентгеновского лазера на свободных электронах (FEL) в Национальной лаборатории SLAC, открывает перспективы визуализации химических реакций и каталитических превращений на уровне отдельных атомов.
Используя ультракороткие импульсы, исследователи обнаружили, что ионы, вопреки ожиданиям, способны усиливать рассеяние рентгеновского излучения. Это открытие может стать катализатором будущих исследований и разработок в разных областях науки и технологий.
Это достижение открывает новые перспективы для изучения фундаментальных процессов, протекающих на атомном уровне, и, как следствие, может привести к созданию новых технологий. Использование нового явления ионных резонансов позволит получить более четкие и информативные изображения, приближая нас к пониманию динамики атомарного мира.
Используя ультракороткие импульсы рентгеновского излучения, ученые обнаружили феномен, получивший название «транзиентные ионные резонансы». Вопреки ожиданиям, что ионизация должна ослабить рассеяние рентгеновского излучения, они обнаружили, что при определенных условиях сверхкоротких импульсов FEL ионы начинают рассеивать рентгеновское излучение гораздо эффективнее. Этот неожиданный эффект приводит к усилению яркости и детализации дифракционных изображений.
Традиционно, ионизация атомов снижает их способность рассеивать рентгеновское излучение. Однако, исследование команды из Гамбурга продемонстрировало, что в условиях сверхкоротких импульсов FEL ионные резонансы способны кратковременно усилить эту способность. Как отмечает Таис Горкховер, один из ведущих авторов исследования из Гамбургского университета, это «неожиданное усиление сигнала» было тщательно проверено и подтверждено. Этот эффект открывает совершенно новые перспективы для визуализации ультрабыстрых процессов.
Этот прорыв в понимании взаимодействия рентгеновского излучения со веществом имеет далеко идущие последствия для визуализации сверхбыстрых процессов. Благодаря усилению яркости и разрешения дифракционных изображений становится возможным наблюдение за такими динамическими явлениями, как химические реакции и каталитические превращения на фемтосекундном масштабе. «Наш новый подход позволяет достичь беспрецедентного временного разрешения в рентгеновской дифракции», – подчеркивает Штефан Кушель, первый автор исследования.
Новые технологические достижения позволяют раздвигать границы в области рентгеновской визуализации, открывая новые горизонты для научных исследований. Заветная цель современной науки – визуализация движения отдельных атомов, становится все более реальной благодаря этому открытию.
Возможность точной настройки параметров импульсов рентгеновского излучения играет ключевую роль в получении ранее недоступных деталей. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, демонстрирует потенциал этого нового подхода, открывая новые возможности для исследований в различных областях науки, таких как химия, материаловедение и нанотехнологии.
Статья под названием «Нелинейное усиление ультрабыстрой рентгеновской дифракции посредством транзиентных резонансов» (Non-linear enhancement of ultrafast X-ray diffraction through transient resonances), авторским коллективом во главе со Штефаном Кушелем и Таис Горкховер из Гамбургского университета, представляет собой прорыв, демонстрирующий новые возможности рентгеновских лазеров для изучения фундаментальных процессов в материи. Публикация планируется в 2025 году.
Ученые из университета Гамбурга, в рамках кластера Excellence CUI: Advanced Imaging of Matter, совершили прорыв в области аттосекундной науки. Работа, опубликованная в журнале Nature Communications (2025), и под руководством Таис Горкховер, описывает революционный метод использования ионных резонансов для усиления рентгеновской дифракции.
Исследование, проведенное на базе рентгеновского лазера на свободных электронах (FEL) в Национальной лаборатории SLAC, открывает перспективы визуализации химических реакций и каталитических превращений на уровне отдельных атомов.
Используя ультракороткие импульсы, исследователи обнаружили, что ионы, вопреки ожиданиям, способны усиливать рассеяние рентгеновского излучения. Это открытие может стать катализатором будущих исследований и разработок в разных областях науки и технологий.
Это достижение открывает новые перспективы для изучения фундаментальных процессов, протекающих на атомном уровне, и, как следствие, может привести к созданию новых технологий. Использование нового явления ионных резонансов позволит получить более четкие и информативные изображения, приближая нас к пониманию динамики атомарного мира.
