Penyumbatan atom secara elektronik – satu juta dolar per detik

Integrasi yang tepat dari sinar-X dan pulsa laser eksternal merupakan kendala utama dalam analisis data tes XFL. Para peneliti memanfaatkan perbedaan waktu antara dua jenis elektron dan merencanakan beberapa ribu pengukuran yang menciptakan karakteristik bentuk elips di grid. Hasilnya menunjukkan bahwa posisi titik-titik data individu ini dapat membaca seperti jarum jam untuk mengekspresikan waktu gerakan yang terlalu elektronik. Kredit: Daniel Haynes / Jorge Harms

Para ilmuwan telah menemukan resolusi yang jauh lebih baik dengan teknik baru dalam laser elektron bebas sinar-X.

Pulsa sinar-X ultrashort dari laser elektron bebas sinar-X yang kuat dan kuat (XFEL) dapat menangkap gambar struktur biologis hingga skala atom dan menjelaskan proses tercepat di alam hanya dalam sepermiliar sepersejuta femtosekon.

Namun, pada skala waktu yang sangat kecil ini, sangat sulit untuk menyinkronkan denyut sinar-X yang mentransmisikan respons ke sampel dengan bantuan denyut lanjutan dengan mengamati respons. Masalah ini, yang dikenal sebagai jitter waktu, selalu menjadi kendala utama untuk melakukan tes XFL ini dengan resolusi yang ditingkatkan.

Sekarang, tim internasional yang terdiri dari para peneliti dari SLAC National Accelerator Laboratory of the Department of Energy, Max Planck Institute for Structure and Dynamics, dan Deutsche Electron-Synchrotron Laboratory ().Rancangan) Dan Paul Shearer Institute telah menemukan cara untuk mengatasi masalah ini dengan mengukur proses peluruhan dasar gas neon dari Linac Coherent Light Source (LCLS) SLAC. Karya itu diterbitkan Fisika Alam Di Januari.

Gemetar itu gemetar

Banyak sistem biologis – dan beberapa sistem non-biologis – rusak saat distimulasi oleh pulsa sinar-X dari XFEL. Salah satu penyebab peluruhan adalah proses yang dikenal sebagai peluruhan agar: sinar-X melepaskan beberapa elektron yang terikat erat dari atom sampel pulsa, dan elektron yang terikat lebih lemah jatuh ke tempatnya. Proses “relaksasi” ini melepaskan energi dan dapat memicu emisi satu elektron lagi, yang dikenal sebagai elektron auger.

Radiasi dari sinar-X yang intens dan emisi elektron agar-agar yang konstan dapat dengan cepat merusak sampel. Untuk meminimalkan kehilangan ini, pengukuran harus dilakukan sebelum erosi terjadi, sehingga pengetahuan yang akurat tentang skala waktu erosi sangat berharga. Namun, karena kegugupan waktu, biasanya tidak mungkin menyelesaikan proses erosi yang begitu cepat di XFEL.

“Rana kamera dapat diaktifkan kapan saja dalam 10 detik terakhir,” kata penulis utama Dan Haynes, seorang mahasiswa doktoral di Max Planck, “Ini seperti mencoba mengambil gambar di akhir perlombaan.

Untuk menghindari masalah kecemasan, tim peneliti menemukan metode yang tepat untuk memetakan erosi auger dan mendemonstrasikan metode mereka dalam sampel gas neon.

Aliran inspirasi

Teknik baru ini bergantung pada metode spektroskopi mencolok di mana elektron yang dipancarkan dipercepat atau dikurangi oleh medan listrik dari pulsa laser yang “mencolok”. Dalam metode ini, XFEL memulai proses denyut nadi dan bertindak sebagai investigasi untuk memantau denyut yang mencolok. Biasanya, jitter waktu membatasi resolusi teknik ini di XFEL.

Setelah memaparkan fotoelektron dan elektron auger ke pulsa laser eksternal yang mencolok, para peneliti menentukan energi kinetik akhir mereka di masing-masing dari jutaan pengukuran individu. Karena elektron auger dipancarkan lebih lambat daripada fotoelektron, mereka juga berinteraksi dengan pulsa laser yang mencolok beberapa saat kemudian, dan perbedaan berkelanjutan ini memungkinkan para peneliti untuk membedakan dua jenis elektron satu sama lain.

Terlepas dari diskresi waktu yang tidak terkendali antara dua pulsa, faktor sekuensial ini mengarah pada karakteristik bentuk elips dalam data yang dianalisis saat pengukuran diplot pada kisi. Posisi database individu di sekitar elips dapat dibaca seperti jarum jam untuk mengekspresikan waktu yang tepat dari gerakan ultra-elektronik.

Para peneliti berharap teknologi ini akan berdampak luas pada sains. Selanjutnya, erosi bagian depan studi zat asing yang sangat bersemangat merupakan faktor kunci, yang hanya dapat diselidiki di XFEL.

“Teknik ini membantu kami mengukur penundaan dengan keakuratan sub-femtoseconds, meskipun durasi pengujian seringkali dalam kisaran ratusan femtosecond,” kata Haynes. “Ini dapat memfasilitasi fleksibilitas dan intensitas XFEL ke kelas baru yang ekstrim. tes. “

Referensi: DC Haynes, m. Werger, a. Schlatter, a. Al-Hadad, c. Blaga, c. Bostett, J. Bozek, H. Bromberger, M. Butcher, a. “Clocking Python Electron” oleh Camper, S. Caron, r. Kopi, Jetty Costello, LF Dimro, Y Ding, K. Ferguson, saya. Gragura, Wm. Helm, MC Hoffman, m. Ilchen, S. Jalas, NM Kabachnik, AK Kazansky, R. Keinberger, AR Meyer, T. Maxwell, t. Maza, m. Mayer, H. Park, J. Robinson, C.Rodriguez, H. Schlarb, R. Singla, F. Telecamp, PA Walker, K. Zhang, G.Dummy, C.Berens dan AL Cavalry, 18 Januari 2021, Fisika Alam.
DOI: 10.1038 / s41567-020-01111-0

LCLS adalah fasilitas pengguna DOE Office of Science. Studi ini didukung oleh DOE Office of Science.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Diet junk food dapat meningkatkan risiko mengemudi berbahaya di antara pengemudi truk

Diet tidak sehat yang terkait dengan kelelahan yang lebih besar: Faktor kunci dalam peningkatan risiko kecelakaan, kata para peneliti. Pola makan yang tidak sehat dapat...

Fotosintesis buatan menjanjikan sumber energi yang bersih dan berkelanjutan

Manusia dapat melakukan banyak hal yang tidak dapat dilakukan oleh tumbuhan. Kita bisa berjalan, berbicara, mendengarkan, melihat dan menyentuh. Tetapi tanaman memiliki...

Es laut di pantai Arktik menipis secepat yang saya kira

Es Arktik yang menurun bisa dibilang salah satu korban terbesar perubahan iklim, dan dampaknya sangat luas, dari keadaan beruang kutub yang ikonik dan satwa...

Dinosaurus terbesar di Australia – “Titan Selatan” – baru saja memasuki buku rekor!

Kolaborasi Australia, "Titan Cooper Selatan." Penulis: Vlad Konstantinov, Scott Hoknul © Museum Sejarah Alam Eromanga Apa lapangan basket yang lebih tinggi dari b-double, dan...

Maju dengan roket SLS Moon raksasa, pertemuan dekat dengan Ganymede dan gerhana cincin api

Inti roket Space Launch System (SLS) seberat 188.000 pon telah naik ke peluncur bergerak, di antara dua pendorong roket padat. Kredit: NASA Bergerak maju...

Newsletter

Subscribe to stay updated.