大阪大学 无花果
1基于相干散射散斑的新方法示意图
学分:大阪大学 想象一下拍下最快的化学过程的电影，或者在不破坏单个病毒粒子的情况下对其进行原子级细节成像
日本的研究人员通过提高一种特殊的x光激光在纳米尺度测量中的效用，推进了这方面的研究
在最近发表在《同步辐射杂志》上的一项研究中，大阪大学的研究人员与RIKEN和日本同步辐射研究所(JASRI)合作，将X射线自由电子激光器中的光束直径缩小到6纳米宽
这大大提高了这些激光器对更接近原子水平的成像结构的实用性
为了“观察”极小的和不可见的物体，并观察超快化学过程，研究人员通常使用同步加速器x光设备
x光自由电子激光是一种替代方法，原则上可以在不损坏粒子的情况下，在电子跃迁的时间尺度上成像原子尺度的细节，例如病毒粒子
要做到这一点，你需要一个非常明亮的x光激光器，它能聚焦纳米尺度的极快激光脉冲
“使用多层聚焦镜，我们将激光束的宽度缩小到6纳米的直径，”这项研究的主要作者井上隆说
“这不是一个典型原子的直径，但我们正在取得良好的进展
" 无花果
2散斑形状和因镜面失准而变形的光束形状之间的关系
中间:比例尺，50纳米
底部:比例尺，0
5 nm-1
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3斑点图案的比较(左侧，比例尺= 0
06nm-1)，以及精确镜面对准前后计算的散斑形状的比较(右)
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学分:大阪大学 迄今为止，很难将x光自由电子激光聚焦到如此小的直径
这是因为制造所需反射镜和确定激光聚焦尺寸的挑战
研究小组通过分析激光干涉图案的形状来解决聚焦问题，这种图案被称为散斑轮廓
资深作者松山聪解释说:“我们通过随机分布的金属纳米粒子的相干x光散射产生了散斑轮廓。”
这使得激光束轮廓的实验测量成为可能，其与理论计算非常一致
" 因为激光束的直径可以如此精确地测量，所以进一步的改进现在是可行的
例如，通过使用原子进行散射分析，x光自由电子激光测量可以提高到1纳米的焦点
研究人员预计，比太阳亮100多万亿倍的极高强度激光，现在将有助于在原子尺度细节上成像超快分子过程，这超出了最先进的同步加速器的能力
利用这种技术，在“破坏前衍射”的策略下，通过使用单个激光脉冲，蛋白质分子和其他重要的小生物实体可以在不损坏它们的情况下被成像
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