Ученые создали сверхбыструю электронную камеру, которая может фиксировать самые быстрые процессы в природе. Используя метод, известный как сверхбыстрая электронная дифракция (СБЭД), камера может фиксировать движение электронов и атомных ядер внутри молекул, которое происходит менее чем за десятую долю триллионной доли секунды.
«Мы создали одну из лучших в мире систем UED, чтобы открыть новые возможности для исследований в области сверхбыстрой науки, — сказал Сицзе Ван, один из исследователей, в пресс-релизе. — Наше устройство генерирует электронные пучки более высокого качества, чем любое другое устройство UED. Например, оно позволяет нам изучать химические процессы в газовой фазе, которые протекают в четыре раза быстрее, чем те, что мы можем исследовать с помощью современных технологий UED».
Новый прибор предназначен для сверхбыстрых исследований с помощью рентгеновского лазера на свободных электронах SLAC. Подобно рентгеновскому излучению, высокоэнергетические электроны могут делать снимки внутренней структуры материалов, проходя через них. Однако электроны по-разному взаимодействуют с материалами и «видят» разное. Сочетание этих двух методов позволяет получить более полную картину, которая поможет исследователям лучше понимать и контролировать важные сверхбыстрые процессы в сложных системах — от магнитных устройств хранения данных до химических реакций.
Высокая производительность новой системы UED во многом обусловлена очень стабильной «электронной пушкой», которая генерирует высокоэнергетические электроны, собранные в чрезвычайно короткие пучки. Пушка выпускает 120 таких пучков в секунду, создавая мощный электронный луч, который исследователи могут использовать для изучения объектов изнутри.
«Сверхбыстрая электронная микроскопия объединит два устоявшихся независимых сообщества: исследователей, работающих в области электронной микроскопии, и специалистов по сверхбыстрым рентгеновским исследованиям, — заявил в пресс-релизе Герман Дюрр, соавтор нового исследования. — Это откроет непредвиденные возможности для сверхбыстрых исследований с использованием электронов, подобно тому, как это произошло несколько лет назад в лаборатории LCLS, когда лазерная и рентгеновская науки объединились в новую область сверхбыстрых рентгеновских исследований».
Результаты исследования опубликованы в журнале Review of Scientific Instruments.