圖片說(shuō)明：一束激光首先刺激N2O4分子，誘導(dǎo)產(chǎn)生大的振動(dòng)。第二束激光從振動(dòng)的分子產(chǎn)生了X光。

    美國(guó)和加拿大的科學(xué)家日前找到觀測(cè)分子的新方法——超快激光，以觀察當(dāng)分子形態(tài)變化時(shí)其電子如何重新分布。相關(guān)論文10月30日在線發(fā)表于《科學(xué)》（Science）。

    研究領(lǐng)導(dǎo)者之一、美國(guó)科羅拉多大學(xué)物理系的Margaret Murnane說(shuō)，“能夠?qū)瘜W(xué)反應(yīng)做全方位觀測(cè)，包括反應(yīng)中原子如何運(yùn)動(dòng)、電子如何重新分布是分子科學(xué)的至高追求，我們還沒(méi)有做到，但已朝這個(gè)目標(biāo)邁進(jìn)了一大步。”

    為了做到這一點(diǎn)，科學(xué)家要能夠觀察原子之間的原子鍵在化學(xué)反應(yīng)中如何形成和斷裂。Murnane說(shuō)，我們只有非常有限的設(shè)備可供使用，而電子云中的改變可能在1飛秒內(nèi)結(jié)束，這可以說(shuō)是自然界最快的變化過(guò)程。

    實(shí)驗(yàn)中，研究人員用一束短脈沖激光射擊N2O4分子以引起分子內(nèi)大的振動(dòng)。之后用第二束激光產(chǎn)生一束X射線，用來(lái)描繪該分子的電子能級(jí)，以實(shí)現(xiàn)最重要的目的——理解當(dāng)分子形態(tài)變化時(shí)其電子能級(jí)如何重新分布。研究人員說(shuō)，“這是一個(gè)觀察分子根本性的新方法。”

    之所以用N2O4是由于這種分子的震動(dòng)比其他分子慢得多，使得研究人員能夠成功進(jìn)行觀察。研究人員表示，能夠觀察并理解電子的運(yùn)動(dòng)模式對(duì)于可替代能源等領(lǐng)域非常有用。論文作者之一、加拿大國(guó)家研究委員會(huì)Steacie分子科學(xué)研究所的Albert Stolow說(shuō)：“如果能理解這些過(guò)程，將來(lái)我們就能夠?qū)⑦@些知識(shí)轉(zhuǎn)化成更出色的技術(shù)，比如更有效率的捕光分子、催化反應(yīng)甚至是太陽(yáng)能電池。”