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加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點(diǎn),為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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高功率阿秒X射線脈沖生成

2024-11-27 科技日報(bào) 張佳欣
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語音播報(bào)

據(jù)《自然·光子學(xué)》25日報(bào)道,歐洲X射線自由電子激光裝置(XFEL)和德國電子同步加速器研究中心團(tuán)隊(duì)在X射線科學(xué)領(lǐng)域取得了重大突破。他們成功生成了前所未有的高功率、阿秒級硬X射線脈沖,且重復(fù)頻率達(dá)到了兆赫茲級別,為超快電子動力學(xué)研究開辟了新領(lǐng)域。

此次團(tuán)隊(duì)展示了單尖峰硬X射線脈沖,其脈沖能量超過100微焦耳,脈沖持續(xù)時(shí)間僅為幾百阿秒(1阿秒=10-18秒)。這一時(shí)間尺度使科學(xué)家能夠捕捉到物質(zhì)中最快的電子運(yùn)動。

團(tuán)隊(duì)表示,這些高功率阿秒X射線脈沖可能為原子尺度物質(zhì)的研究開辟新途徑??茖W(xué)家可以對結(jié)構(gòu)和電子特性進(jìn)行真正的無損測量。這也為阿秒晶體學(xué)等高級研究鋪平了道路,使科學(xué)家能夠觀察真實(shí)空間中的電子動力學(xué)。

傳統(tǒng)方法生成這種超短硬X射線脈沖需要將電子束電荷大幅降低至幾十皮庫侖,這限制了脈沖能量和實(shí)際應(yīng)用。鑒于此,團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種自啁啾方法。利用XFEL的電子束集體效應(yīng)和專用束流傳輸系統(tǒng),這種方法能夠在不減少電子束電荷的情況下,產(chǎn)生太瓦級峰值功率和兆赫茲重復(fù)頻率的阿秒X射線脈沖。

通過將超短脈沖與兆赫茲重復(fù)頻率相結(jié)合,人們現(xiàn)在可以更快地收集數(shù)據(jù),并觀察到以前無法觀察到的過程。這一進(jìn)展有望改變多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域的研究,尤其是蛋白質(zhì)分子和材料的原子尺度成像,以及非線性X射線現(xiàn)象的研究。

打印 責(zé)任編輯:閆文藝

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