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新算法能更精准的追踪X射线激光设施内的超快运动

时期:2021-12-29 02:27 点击数:
本文摘要:据美国斯坦福直线加速器中心(SLAC)官网消息,一个国际科研团队在分析分子较慢运动方面获得突破。他们研发出有一种新的算法,能以更加低成本、更高精度,确认超快化学反应的顺序,从而协助科学家更加明了地理解化学反应过程中分子的较慢运动。 化学反应和生物分子的运动再次发生在飞秒(1秒的一千万亿分之一)间,尽管还包括SLAC的直线加速器涉及光源(LCLS)在内的X射线激光能分解飞秒级图像,但它们无法在某种程度的时间尺度上将其必要转化成为运动图像。

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据美国斯坦福直线加速器中心(SLAC)官网消息,一个国际科研团队在分析分子较慢运动方面获得突破。他们研发出有一种新的算法,能以更加低成本、更高精度,确认超快化学反应的顺序,从而协助科学家更加明了地理解化学反应过程中分子的较慢运动。  化学反应和生物分子的运动再次发生在飞秒(1秒的一千万亿分之一)间,尽管还包括SLAC的直线加速器涉及光源(LCLS)在内的X射线激光能分解飞秒级图像,但它们无法在某种程度的时间尺度上将其必要转化成为运动图像。

  科学家想研究某个化学反应时,一般来说不会先用一束激光脉冲启动时这一反应,接着用X射线激光脉冲为反应照片,但这个过程不会毁坏样本。为了获得下一步反应图像,必需在新的样本内启动时反应并之后用X射线照片。科学家们大大反复这一过程,并将所有图像拼凑一起,期望获得反应的精确顺序。

但由于X射线激光照片顺序不存在时间上的不确定性,要做这一点并不更容易。  为此,威斯康星大学密尔沃基分校物理学教授阿巴斯奥尔马兹达领导的团队研发出有了一种数学算法,可以从时间不确认程度为300飞秒的数据中,萃取出有时间精度为1飞秒的信息,将分析精度提升了300倍。  在近期研究中,科学家将新的算法应用于到SLAC教授菲利普巴克斯鲍姆团队于2010年搜集的数据中。

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当时,巴克斯鲍姆团队用于LCLS研究双电荷氮离子的动力学原理。他们通过朝氮分子升空X射线生产出有这些氮离子,并取得了氮分子振动模式的大量图像,但这些图像的精确顺序并不确认。在近期算法协助下,奥尔马兹达团队以1飞秒的精度确认了分子的振动,精确修复了氮分子的动力学不道德,并通过量子力学计算出来证明了这一精度。  该研究合作者、德国电子实时加速器(DESY)首席科学家罗宾圣塔说道:这一方法未来将会使在X射线激光设施内展开的超快运动研究产生革命性变革。


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