【紅外和X射線激光器地圖化學鍵】

明道

【紅外和X射線激光器地圖化學鍵】

 

模擬什麼波混頻能告訴我們關於鑽石

科學家在美國是第一個結合紅外線和X射線激光研究物質的電子特性。

該技術涉及到上面的鑽石，也通過X-射線照射樣品發射紅外光。

部分的光被吸收了鑽石的價電子和它的能量，然後轉移到部分的X射線散射樣品。

這讓球隊互動價電子和X射線散射樣品的核心電子的X射線 - 區分，以前從未做過的東西。

X-射線衍射涉及彈跳關閉周圍的材料的組成原子核的電子雲的X-射線研究所創建的干涉圖案。

雖然它提供了豐富的信息材料的結構和組成，技術揭示樣品的化學活性的價電子知之甚少。

這是因為大多數參與散射的電子是“核心”的電子，這沒有在化學過程中的一部分。

40餘年前，艾薩克弗氏和巴里·萊文在貝爾實驗室提出的一種方式規避這個問題。

他們指出，如果樣品暴露價電子激光，將激光頻率振盪響應。

某些振盪能量的X射線，然後轉移到他們在這個過程被稱為“波混頻”從價電子的散射。

其結果是，價電子散射的X射線會出現在一個稍高的能量等於輸入的X射線和激光能量的總和。

需要高強度

然而，其效果是小，看到它需要一個非常強烈的X射線束 - 東西是現在才在加州SLAC國家加速器實驗室，這個最新的工作是由直線加速器相干光源（LCLS）桑頓Glover和他的同事們。

該小組研究了材料的結構和電子性質的鑽石，因為已經廣為人知。

雖然不是傳統意義上的激光，直線加速器相干光源被稱為自由電子激光器（FEL），因為它產生的激光類似的X射線脈衝，高相干性。

為了研究價電子，該球隊同時觸發的8千電子伏特的X射線脈衝和紅外脈衝在採樣。

的X射線束進行正常衍射和離開的鑽石樣品在一個特定的角度。

然而，一些X射線束的吸收能量的價電子和略微升壓能量。

這些X射線離開樣品在一個稍微不同的角度，並直接通過一個孔，阻止了更為激烈的衍射光束。

通過測量強度的能量帶動X射線的散射角的函數，該小組能夠制定出的價電子密度沿特定方向的菱形格子。

結果同意與我們已經知道了碳，顯示，這種技術如預期般運作。

計算機模擬

為了得到一個完整的3D圖像的價電子密度，測量將在多個不同的的金剛石晶體取向 - 測量需要重複該球隊還沒有被報。

然而，根據他們的初步結果，Glover和他的同事們已經做的計算機模擬表明這種測量應提供地圖價債券在鑽石晶體（見圖片）。

現在，它已經被證明可以用直線加速器相干光源波混頻測量，格洛弗認為，該技術可以用來研究材料的範圍。

最簡單的晶體衍射實驗，有很多學習，他說。

舉個例子，光可以用來改變在先進材料的磁有序，但它往往不清楚什麼不亮，微觀尺度上，啟動這些變化。

開口對光合作用的光

尋找超越晶體材料，格洛弗還認為，該技術可以揭示光合作用的光，光子能量轉化為化學能，然後轉移皮秒時間尺度上發生的過程中。

量子糾纏起著重要的作用[在光合]，同時激發的電子樣本很多空間分隔場地的探測，找到最有效的能量傳遞途徑，格洛弗說。

這將是巨大的，如果我們可以用X-射線和光波混合現實空間圖像這個過程，因為它的發生，以了解更多有關量子方面的能量傳遞。

然而，格洛弗指出，這種測量就需要有較高的重複率比目前的X射線激光器。

費爾斯未來將結合具有高重複率的峰值亮度高，這對組合將開闢新的機會，在原子尺度上研究光與物質的相互作用。

這項研究是描述性的。

作者簡介

麥約翰斯頓是physicsworld.com主編

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/aug/06/physicists-unveil-plans-for-lep3-collider-at-cern